NUV-LED用ABPO4基熒光粉制備與發(fā)光特性研究.pdf

1、白光發(fā)光二極管因具有體積小、無(wú)熱輻射、能耗低、壽命長(zhǎng)及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，已成為全球最被看好的新興照明產(chǎn)品。與目前商用的白光LED用藍(lán)光LED芯片相比，近紫外LED芯片的外部量子效率更高。近紫外激發(fā)白光LED若要實(shí)用化，還需要研發(fā)發(fā)光效率高、色溫可調(diào)、顯色指數(shù)高、熱穩(wěn)定性好的新型熒光粉。ABPO4磷酸鹽類(lèi)晶體結(jié)構(gòu)較為剛硬，熱穩(wěn)定性好，高溫下量子轉(zhuǎn)換率仍然很高，是一種很好的熒光材料基質(zhì)。本文以ABPO4磷酸鹽為基質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化溶膠凝膠法工藝條

2、件合成了LiCaPO4:Eu熒光粉，并研究了基質(zhì)取代對(duì)其發(fā)光性能的影響；通過(guò)固相反應(yīng)制備了 Eu2+、Tb3+、Mn2+等激活離子共摻雜熒光粉，得到了近紫外激發(fā)白光LED用熒光粉。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　1）在綜述白光 LED實(shí)現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了常用熒光粉的基質(zhì)及激活劑，特別是ABPO4（A=Li，Na，K，Rb，Cs，B=Mg，Ca，Sr，Ba，Zn）磷酸鹽基質(zhì)中熒光粉當(dāng)前的研究情況，分析了目前研究存在的不足，

3、通過(guò)比較常用的熒光粉合成方法，確定本文的研究對(duì)象及研究方法；
　　2）根據(jù)Dexter共振能量轉(zhuǎn)移理論，推導(dǎo)了共振能量轉(zhuǎn)移引起的濃度猝滅的估算方法，計(jì)算(I1/C)～lnC關(guān)系圖中C足夠大的線性部分的斜率，其中斜率在[-1,0]區(qū)間為交換作用引起，而電偶極-電偶極，電偶極-電四極以及電四極-電四級(jí)相互作用斜率分別在[-2，-1]，[-8/3，-5/3]和[-10/3,-7/3]之間；
　　3）溶膠凝膠法制備LiCaPO4:E

4、u2+熒光粉的最佳條件為：激活劑Eu2+的摻雜量以3％摻入最佳；金屬鋰過(guò)量10%；金屬離子：檸檬酸：聚乙二醇摩爾比為1:1:2；煅燒溫度為1100℃保溫2小時(shí)。Eu2+濃度猝滅的機(jī)理為發(fā)生電偶極-電偶極共振能量轉(zhuǎn)移；
　　4）溶膠凝膠法制備得到的LiCaPO4:Eu2+熒光粉熒光壽命τ為636.4ns，粒度分布較窄，其平均粒徑Dav為2.531μm，半峰寬為3.54μm，D50為2.235μm，基態(tài)與激發(fā)態(tài)之間的勢(shì)壘約為0.356

5、eV，色坐標(biāo)為（0.1238,0.1473）；
　　5）ACaPO4:Eu（A=Li，Na，K）熒光粉都呈寬帶發(fā)射，其中LiCaPO4:Eu的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為470nm，KCaPO4:Eu及NaCaPO4:Eu的最強(qiáng)發(fā)射峰波長(zhǎng)則分別紅移到480nm及505nm。相比于 ACaPO4:Eu，ASrPO4:Eu熒光粉的最大發(fā)射波長(zhǎng)都有一定藍(lán)移，其分別為450nm、429nm及455nm。LiBaPO4:Eu的發(fā)射峰波長(zhǎng)為467nm，熒光

6、壽命測(cè)試結(jié)果表明，LiBaPO4:Eu熒光壽命為990.93ns，可能與其存在其它捕獲中心相關(guān)；
　　6）ABPO4:Eu的Stokes位移與ABPO4:Ce的Stokes位移之間存在線性關(guān)系，ΔS(Eu)=(2.0536±0.0569)ΔS(Ce)-(3878.81±231.89)cm-1。可以通過(guò)已經(jīng)獲得的ABPO4基質(zhì)中Ce3+的光譜性質(zhì)來(lái)預(yù)測(cè)Eu2+的發(fā)光特性；
　　7）LiCaPO4基質(zhì)中激活劑Eu的發(fā)射光譜與Tb

7、吸收光譜存在重疊，激活劑Eu、Tb及Mn在350nm附近均可以被有效激發(fā)；通過(guò)優(yōu)化激活劑組成與比例，得到的最優(yōu)熒光粉組成為L(zhǎng)iCaPO4:0.02Eu,0.09Tb,0.07Mn，色坐標(biāo)為（0.3256,0.3008），相對(duì)色溫為5907K。處于激發(fā)態(tài)的Eu2+可以通過(guò)能量遷移的方式轉(zhuǎn)移近紫外區(qū)域激發(fā)能給Tb3+及Mn2+，也可以在振動(dòng)能級(jí)弛豫后傳遞給Tb3+的5D4激發(fā)態(tài)，增強(qiáng)Tb3+與Mn2+在541nm及650nm處發(fā)射；

8、　　8）Na(Ba0.45,Sr0.55)PO4基質(zhì)中Eu、Tb及Mn的發(fā)射峰分別位于439nm、541nm及571nm處；基質(zhì)中存在四面體配位與六面體配位的Sr格位，被Eu2+取代后發(fā)射峰波長(zhǎng)分別位于531nm及561nm；當(dāng)Eu2+與Mn2+含量分別為2%及7%時(shí)，所得熒光粉的色坐標(biāo)為（0.3013,0.3124），引入適量的Tb可增強(qiáng)綠光區(qū)發(fā)射，最佳組成為Na(Ba0.45,Sr0.55)PO4:0.02Eu,0.07Tb,0.0