LED氮氧化物熒光粉優(yōu)化合成、物質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化與發(fā)光熱穩(wěn)定性及老化機理研究.pdf

1、白光LED作為新一代照明光源，其發(fā)展受到廣泛關(guān)注。熒光粉是白光LED最關(guān)鍵原材料，氮氧化物和氮化物熒光粉發(fā)光效率高、熱穩(wěn)定性好，能有效提高白光LED發(fā)光效率，提高顯指，降低色溫。高性能熒光粉一直為商業(yè)所追求，SrSi2O2N2∶Eu2+氮氧化物熒光粉發(fā)光效率也有待進一步提升目前以氮化物為原料合成氮化物Sr2Si5N8∶Eu2+的成本較高，且熱穩(wěn)定性和老化機理不明確。
　　本文首先圍繞LED氮氧化物綠色熒光粉SrSi2O2N2∶Eu

2、2+，通過對原料中Sr源化合物類別、決定陰離子基團的SiO2/Si3N4配比、助熔劑種類與濃度水平、還原氣氛與反應(yīng)器材質(zhì)展開系統(tǒng)優(yōu)化，成功探索出在380nm激發(fā)下內(nèi)量子效率達到100％的SrSi2O2N2∶Eu2+優(yōu)化合成工藝。利用含碳鍶源SrCO3與SrC2O4合成的SrSi2O2N2∶Eu2+熒光粉中會出現(xiàn)LED紅色熒光粉Sr2Si5N8∶Eu2+雜相，為此，本文進一步研究了在1400℃相對較低溫度條件下采用碳熱還原與氮化反應(yīng)合成S

3、rSi2O2N2∶Eu2+的技術(shù)路線，合成產(chǎn)物中出現(xiàn)大量Sr2Si5N8∶Eu2+相，借助高分辨透射電鏡在熒光粉顆粒表面觀察到非晶相。通過采用均勻混碳以及把碳平鋪在熒光粉底部兩種不同方式，揭示碳熱還原與氮化反應(yīng)有利于合成氮化物相的機理是由于反應(yīng)的釋放與局部熱傳導，導致局部區(qū)域溫度遠高于反應(yīng)設(shè)定溫度，這也是非晶相產(chǎn)生的根本機制。其次，分別采用SrO、Sr2SiO4、SrSi2O2N2作為前驅(qū)體，探索了從氧化物直接向Sr2Si5N8∶Eu2

4、+氮化物、從氧化物向氮氧化物以及從氮氧化物向純氮化物的不同轉(zhuǎn)化路徑，研究結(jié)果表明，采用多步轉(zhuǎn)化法通過增加前驅(qū)物結(jié)晶有序度并減少反應(yīng)活化能，有助于提高氮化物合成目標產(chǎn)物的純度，探索出低成本合成Sr2Si5N8∶Eu2+氮化物熒光粉更佳有效的途徑。最后，對LED紅色熒光粉Sr2Si5N8∶Eu2+發(fā)光熱猝滅、熱劣化和老化機理進行研究表明，激發(fā)態(tài)中電子占據(jù)態(tài)隨Eu2+濃度不同發(fā)生顯著變化，從激發(fā)態(tài)向?qū)ё噪婋x是熱猝滅主要機制，Eu2+被氧化為