溶膠凝膠-燃燒法制備WLED用鋁酸鹽熒光粉及發(fā)光性能研究.pdf

1、白光發(fā)光二極管(White Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱(chēng)WLED)被稱(chēng)作第四代照明光源，以其高效節(jié)能、超長(zhǎng)壽命、無(wú)輻射、綠色環(huán)保、光效率高、安全系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展要求的背景下，成為了當(dāng)前最重要的新型照明光源之一。目前實(shí)現(xiàn)WLED的方法主要：利用三基色原理，以紅、綠、藍(lán)三種芯片按比例混色得到白光；藍(lán)光LED芯片+黃光熒光粉；藍(lán)色LED芯片+綠光和紅光熒光粉；紫外(UV)-LED芯片+紅、綠、藍(lán)三基色熒光

2、粉。其中紫外(UV)-LED芯片+紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉得到的WLED具有顯色性高、成本低且專(zhuān)利局限較小等優(yōu)點(diǎn)，是今后半導(dǎo)體照明技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展具有重要意義。
　　目前傳統(tǒng)制備鋁酸鹽熒光粉的主要方法是固相高溫?zé)Y(jié)，存在合成溫度高、周期長(zhǎng)、耗能高、產(chǎn)物易結(jié)塊等問(wèn)題。溶膠凝膠法在粉體材料的制備中得到廣泛的應(yīng)用，具有產(chǎn)物均勻性好、結(jié)晶度高等優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)是操作復(fù)雜、周期長(zhǎng)。而燃燒法的工藝簡(jiǎn)單、合成溫度低、反應(yīng)時(shí)間短，彌補(bǔ)了高溫固相法

3、和溶膠凝膠法的不足。在現(xiàn)有的溶膠凝膠法和燃燒法的基礎(chǔ)上研究一種新型的熒光粉合成方法，即溶膠凝膠-燃燒法用以制備鋁酸鹽熒光粉，這種合成方法具有節(jié)能、高效、和安全性高的優(yōu)點(diǎn)，并且樣品具有優(yōu)良的結(jié)晶度和發(fā)光性能。因而溶膠凝膠-燃燒法制備鋁酸鹽發(fā)光材料對(duì)研究對(duì)WLED的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。
　　鋁酸鹽體系熒光粉具有較好的量子效率，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性引起了人們的廣泛研究。本文利用溶膠凝膠-燃燒法制備了鋁酸鹽發(fā)光材料并對(duì)其結(jié)構(gòu)和發(fā)光特

4、性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究，具體方法及結(jié)論如下。
　　首先,利用溶膠凝膠-燃燒法合成了鋁酸鹽基發(fā)光材料SrMgA110O17:Eu2+，通過(guò)改變尿素用量、硼酸用量、初始爐溫和激活劑含量等，研究不同合成條件對(duì)樣品的發(fā)光性能的影響。并通過(guò)XRD圖分析結(jié)構(gòu)表明，該方法可合成單一相位的SrMgA110O17結(jié)構(gòu)；光譜分析結(jié)果表明:SrMgAl10O17:Eu2+熒光粉可被近紫外LED芯片有效的激發(fā),其發(fā)射光譜分布在430~520nm之間,發(fā)射

5、峰位于460nm，是藍(lán)光熒光粉的一種。
　　其次，為了進(jìn)一步提高M(jìn)MgA110O17:Eu2+的發(fā)光強(qiáng)度，以SrMgAl10O17(SAM)為基質(zhì)，摻入Eu2+、Mn2+兩種激活離子，通過(guò)溶膠凝膠-燃燒法合成了具有藍(lán)光和綠光的雙峰高亮度鋁酸鹽高效熒光粉對(duì)其結(jié)構(gòu)形貌和熒光性質(zhì)進(jìn)行了研究， 并且在現(xiàn)有機(jī)理基礎(chǔ)上深入討論了熒光粉中能量傳遞的機(jī)理，解釋Mn2+離子的摻雜對(duì)熒光粉發(fā)光性能的影響。
　　第三，為了進(jìn)一步擴(kuò)大熒光

6、粉發(fā)射光譜的范圍，用同樣的方法制備MNA110O17:Eu2+,Mn2+（M=Ca，Sr，Ba；N=Zn，Mg）熒光粉，對(duì)其發(fā)光性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，同時(shí)，構(gòu)建了SAM的晶體結(jié)構(gòu)模型，對(duì)摻雜前后熒光粉的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算，并作了簡(jiǎn)要分析。
　　本文的研究為熒光粉的制備提供了一種新的方法—溶膠凝膠-燃燒法，并通過(guò)工藝的優(yōu)化提高熒光粉的發(fā)光性能，然后通過(guò)優(yōu)化了的工藝成功合成了高效高亮度SrMgAl10O17:Eu2+藍(lán)色熒光粉