白光LEDs用多變硅酸鹽熒光粉制備及發(fā)光性能研究.pdf

1、固態(tài)照明是21世紀(jì)非常有前景的人造光源。目前固態(tài)照明主要是半導(dǎo)體照明,即發(fā)射白光的發(fā)光二極管——白光LEDs燈。然而,白光LEDs燈中仍存在許多有待解決的問(wèn)題,比如白光 LEDs的光輸出耦合效率。因此,本課題的研究?jī)?nèi)容主要是針對(duì)解決白光 LEDs光輸出效率問(wèn)題進(jìn)行展開(kāi),研究了一鍋法、硝酸鹽-凝膠工藝制備復(fù)合堿土鋁硅酸鹽熒光粉,為解決白光LEDs器件中不同基質(zhì)熒光粉之間相互反應(yīng)、分散性和穩(wěn)定性等問(wèn)題提供了技術(shù)路線。另外,采用水熱法制備的多

2、種新的微/納米結(jié)構(gòu)堿土硅酸鹽熒光粉很可能成為白光 LEDs用熒光粉中的新體系。
　　本文提出了一種新的合成思路用于制備白光 LEDs用復(fù)合發(fā)光材料。首先各組分以溶液法的方式變成單一、均勻的前驅(qū)體,然后在特定溫度熱處理時(shí)各組分在單一基質(zhì)中自發(fā)地完全分相,最終整合成復(fù)合發(fā)光材料。研究結(jié)果表明, Eu3+摻雜復(fù)合熒光粉SrAl2Si2O8/SrAlSi1/2O7/2,在380nm近紫外光激發(fā)下,單一基質(zhì)能夠同時(shí)發(fā)射紅色(～616nm)和

3、藍(lán)色(～440nm)兩種可見(jiàn)光。通過(guò)摻雜合適的稀土離子濃度或調(diào)節(jié)初始前驅(qū)體成分,能夠?qū)崿F(xiàn)紅色和藍(lán)色這兩種單色光發(fā)光強(qiáng)度的可控。
　　研究了熱處理工藝對(duì)復(fù)合熒光粉相轉(zhuǎn)變過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明,前驅(qū)體從540到700℃范圍開(kāi)始發(fā)生相轉(zhuǎn)變,在完全分成兩相前主要中間相有Sr2SiO4、Sr3Al2O6、SrAl2O4和六角SrAl2Si2O8。1300℃退火36h后,所有的氧化物全部轉(zhuǎn)化成單斜SrAl2Si2O8和四角SrAlSi1/2

4、O7/2。由于所形成的兩相是單一前驅(qū)體通過(guò)自發(fā)分相獲得,因此能夠保證基質(zhì)中兩相的均勻分布。
　　研究了Eu多重態(tài)結(jié)構(gòu)在復(fù)合熒光粉基質(zhì)中的變化。研究結(jié)果表明,在高溫空氣氛圍中Eu3+還原成Eu2+的反應(yīng)發(fā)生在SrAl2Si2O8晶格中,而在SrAlSi1/2O7/2晶格中沒(méi)有發(fā)生。換句話說(shuō),在高溫空氣氛圍中SrAl2Si2O8基質(zhì)比SrAlSi1/2O7/2更易于將Eu3+離子還原成Eu2+態(tài)。
　　本文提出了水熱法制備白光L

5、EDs用硅酸鹽類(lèi)熒光粉材料中新的技術(shù)方案,即在水熱法制備硅酸鹽類(lèi)熒光粉中采用有機(jī)堿源(比如二齒配合物,乙二胺)替換傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)堿源(比如氫氧化鈉等)。研究結(jié)果表明,在相對(duì)低的溫度(180℃)能夠成功制備六角微八面體和棱柱狀空心微結(jié)構(gòu)的SrSiO3:Eu2+熒光粉和不同形貌Eu2+摻雜鋇硅酸鹽納米結(jié)構(gòu)。
　　研究了六角 SrSiO3:Eu2+微晶體的形成機(jī)制。研究結(jié)果表明,SrSiO3初始核首先擇優(yōu)地沉積在硅納米球的表面。SrSiO3

6、微八面體的生長(zhǎng)機(jī)制主要是初始納米球聚集形成納米薄片,納米薄片沿[001]晶向擇優(yōu)生長(zhǎng)的自組裝接合機(jī)制。而SrSiO3棱柱狀空心結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制主要是關(guān)于具有“孿晶關(guān)系”的兩晶體間的粘著過(guò)程,其初始棱柱狀空心結(jié)構(gòu)的外殼來(lái)源于由納米球整合而成的空心微球。
　　研究了發(fā)射光譜中Eu2+離子發(fā)射峰的不對(duì)稱(chēng)性。研究結(jié)果表明,在SrSiO3中Sr原子占據(jù)三個(gè)不同的位置,Eu2+離子可能占據(jù)SrSiO3晶格中不同類(lèi)型的位置,從而形成相應(yīng)的多個(gè)發(fā)射

7、中心?；蛘呙恳粋€(gè)Sr原子周?chē)嬖诎藗€(gè)氧原子配位,可看成是[SrO8]原子群,這些[SrO8]原子群存在輕微的扭曲。Eu2+離子周?chē)で木钟颦h(huán)境影響了Eu2+離子d軌道的劈裂能,導(dǎo)致從不同能級(jí)產(chǎn)生的發(fā)射峰發(fā)生疊加,最終形成寬大的發(fā)射峰。
　　研究了陽(yáng)離子Ba:Si的摩爾比對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。研究結(jié)果表明,鋇硅酸鹽納米晶體的生長(zhǎng)速率很大程度上由鋇離子和硅酸根離子的濃度控制。通過(guò)改變?nèi)芤褐蠦a:Si摩爾比,獲得刺猬狀、球形狀、帶孔的不規(guī)