白光LED用硅酸鹽熒光粉的共摻雜和氮化研究.pdf

1、作為新一代固態(tài)照明光源，白光LED具有功耗低、壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點。熒光粉作為白光LED中不可缺少的重要部分，是白光LED發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。目前商業(yè)化的白光LED主要是由藍(lán)光LED芯片和YAG:Ce3+黃色熒光粉組成。由于YAG熒光粉的發(fā)射光譜中缺少紅光成分，導(dǎo)致這種方法獲得的白光LED顯色指數(shù)偏低(Ra<80)，色溫偏高。硅酸鹽熒光粉具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，較高的發(fā)光效率，并且能被藍(lán)光和紫外光有效激發(fā)，因此成為研究熱點。但是硅酸鹽熒

2、光粉的發(fā)光強度和熱穩(wěn)定性相對于YAG和氮化物均有所不足，還需對其進行進一步地改善。通過氮化技術(shù)和稀土離子共摻雜技術(shù)，調(diào)節(jié)硅酸鹽熒光粉的熒光光譜，提高它的發(fā)光強度和熱穩(wěn)定性，使其更加適用于白光LED。具體研究結(jié)果如下：
　　(1)采用高溫固相法在還原氣氛下制備Sr1.99SiO4-3x/2Nx:0.01Eu2+熒光粉。對熒光粉樣品進行XRD、EDS、熒光光譜、衰減壽命和熱穩(wěn)定性測試。XRD和EDS測試結(jié)果表明，N3-進入到Sr2Si

3、O4:Eu2+基質(zhì)晶格中，且沒有改變其晶格結(jié)構(gòu)。熒光光譜測試結(jié)果表明在藍(lán)光和近紫外光的激發(fā)下，樣品的發(fā)射光譜表現(xiàn)為綠-黃色寬帶發(fā)射，發(fā)射峰位于540nm左右。氮化之后熒光粉的發(fā)光強度得到了很大提升，并且表現(xiàn)出了明顯的紅移。在370nm激發(fā)下，樣品的發(fā)射光譜在450nm-520nm附近有明顯的發(fā)射峰出現(xiàn)，這是由于Eu2+進入Sr2SiO4晶格中隨機取代不同的格位(Sr(1)/(2))的Sr2+離子，形成兩個發(fā)光中心Eu(1)和Eu(2)。

4、Sr1.99SiO4-3x/2Nx:0.01Eu2+熒光粉熱穩(wěn)定測試結(jié)果表明，氮化可以有效提高它的溫度穩(wěn)定性。CIE色度圖顯示隨著N3-濃度的增加，Sr1.99SiO4-3x/2Nx:0.01Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜逐漸由綠光向黃光區(qū)轉(zhuǎn)變。
　　(2)對Sr3SiO5:Eu2+熒光粉進行Si3N4摻雜，采用高溫固相法制備Sr2.99SiO5-6xN4x：0.01Eu2+熒光粉。首先對熒光粉樣品進行XRD、EDS測試。XRD、EDS

5、和Rietveld結(jié)構(gòu)精修結(jié)果表明，N3-進入Sr3SiO5基質(zhì)晶格中取代部分O離子，形成了單一相的固溶體。樣品的熒光光譜測試結(jié)果顯示，Sr2.99SiO5-6xN4x:0.01Eu2+熒光粉在344nm紫外光的激發(fā)下發(fā)射出紅橙光。隨著N濃度的增加，Sr2.99SiO5-6xN4x:0.01Eu2+熒光粉發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的強度明顯增強。對熒光粉樣品進行熱穩(wěn)定性測試，測試結(jié)果表明，N3-離子的摻入可以顯著提高熒光粉的熱穩(wěn)定性，使之更適合

6、應(yīng)用于白光LED。最后將Sr2.99SiO5-6xN4x:0.01Eu2+熒光粉與藍(lán)光芯片組合，獲得了顯色性較好(Ra=84.5)的白光LED。
　　(3)采用高溫固相法制備SrSi2O2N2:xEu2+,yCe3+熒光粉。根據(jù)Eu2+離子濃度的變化對SrSi2O2N2:xEu2+熒光粉發(fā)光強度的影響，確定了Eu2+離子的最佳濃度。在此基礎(chǔ)上對SrSi2O2N2:xEu2+熒光粉進行CeO2和Li2CO3摻雜，Li2CO3作為電荷

7、補償劑。通過對樣品XRD分析，確定了Ce3+、Eu2+離子進入SrSi2O2N2基質(zhì)晶格中并取代Sr2+離子。通過樣品的熒光光譜和Eu2+離子的熒光衰減曲線，研究了Ce3+、Eu2+共摻對SrSi2O2N2:xEu2+,yCe3+熒光粉發(fā)光性能的影響，以及Ce3+和Eu2+離子之間能量傳遞的機制。SrSi2O2N2:0.03Eu2+,yCe3+熒光粉的熒光光譜和熱穩(wěn)定性曲線顯示，Ce3+和Eu2+共同摻雜能夠提高熒光粉的發(fā)光強度和熱穩(wěn)定