稀土離子摻雜的Ba-Al-Si-O-N-Eu2+氮氧化物綠色熒光粉的制備與發(fā)光性能研究.pdf

1、白光 LED具有發(fā)光效率高，使用壽命長，節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為第四代綠色環(huán)保照明光源?，F(xiàn)有的綠色熒光粉體系如硫酸鹽、鋁酸鹽和磷酸鹽等，熱穩(wěn)定性普遍較差，致使 LED器件的顯色性差、使用壽命短，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。稀土摻雜的氮氧化物熒光粉因具有高的發(fā)光效率，良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性而備受矚目，但其制備條件苛刻，對設(shè)備要求嚴(yán)格，限制了其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。針對氮氧化物制備難的問題，本論文探索研究氮氧化物常壓下的制備技術(shù)，成功合成了系列

2、Eu2+激活的氮氧化物Ba0.95LnxAl1.4-xSi0.6O3.4N0.6:Eu2+0.05(Ln=Y,Gd,La,Lu)綠色熒光粉，系統(tǒng)研究了制備工藝、不同稀土離子摻雜對氮氧化物熒光粉結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。主要研究工作和結(jié)果如下：
　?。?）在BaAl1.4Si0.6O3.4N0.6:Eu2+x樣品中，隨著Eu2+離子濃度增加，熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度先上升后下降，最佳摻雜濃度為5mol％。樣品在260-470 nm的波長范圍內(nèi)均

3、能被有效激發(fā)，與紫外和藍(lán)光LED芯片位置匹配；熒光粉在470-600 nm范圍內(nèi)有較強(qiáng)發(fā)光，發(fā)射主峰位于510nm處，色坐標(biāo)為(0.2752,0.6158)。
　?。?）研究了合成條件對Ba0.95YxAl1.4-xSi0.6O3.4N0.6:Eu2+0.05熒光粉物相和發(fā)光的影響。煅燒溫度為1100℃時，生成產(chǎn)物以Ba2SiO4相為主，隨著溫度的升高，產(chǎn)物中逐漸出現(xiàn)BaAl2O4相。發(fā)光強(qiáng)度隨著溫度的升高先增強(qiáng)后降低，最佳煅燒溫

4、度為1200℃。在熒光粉制備過程中，保溫時間對熒光粉發(fā)光強(qiáng)度有顯著影響，最佳保溫時間為6小時。制備氮氧化物綠色熒光粉的關(guān)鍵在于選擇適當(dāng)?shù)倪€原條件，實(shí)驗(yàn)表明氨氣適合作為該體系還原氣氛。添加適當(dāng)?shù)闹蹌┯欣谔岣連a0.95YxAl1.4-xSi0.6O3.4N0.6:Eu2+0.05樣品的發(fā)光強(qiáng)度，結(jié)果表明添加摩爾分?jǐn)?shù)為2%的BaF2效果最好。
　?。?）為優(yōu)化熒光粉的發(fā)光性能，提高基質(zhì)材料的穩(wěn)定性，在Ba0.95Al1.4Si0.

5、6O3.4N0.6:Eu2+0.05樣品基礎(chǔ)之上通過部分Ln3+替換 Al3+制備了Ba0.95LnxAl1.4-xSi0.6O3.4N0.6:Eu2+0.05(Ln=Y,Gd,La,Lu)系列熒光粉。Ln3+的摻雜沒有改變原有主體晶體結(jié)構(gòu)，樣品均為六方晶系體心結(jié)構(gòu)，且顆粒分布較為均勻，平均粒徑在2-10μm。隨Ln3+摻雜濃度的增加，熒光粉發(fā)光呈先增加后減小趨勢，其中Y3+,Gd3+,La3+,Lu3+最佳摻雜濃度分別為30mol%、

6、10mol%、20mol%、10mol%，與Ba0.95Al1.4Si0.6O3.4N0.6:Eu2+0.05熒光粉相比，發(fā)光強(qiáng)度分別提高到了172%、156%、153%、168%。該系列熒光粉的壽命約為467.56ns，滿足照明需求。當(dāng)溫度達(dá)到100℃時，Ba0.95LnxAl1.4-xSi0.6O3.4N0.6:Eu2+0.05(Ln=Y,La,Gd,Lu)熒光粉仍然保持著較高的發(fā)光強(qiáng)度，其發(fā)光強(qiáng)度為室溫時的75%以上，展現(xiàn)出了良好