稀土及過渡金屬離子摻雜的LED發(fā)光玻璃的制備及性能研究.pdf

1、發(fā)光二極管（LED）由于壽命長、效率高、體積小、抗震性好、環(huán)境友好、節(jié)能、安全等優(yōu)點，受到了廣泛的關(guān)注，并在照明、裝飾、顯示等領域顯示出巨大潛力。目前商業(yè)化的白光LED主要由藍光LED芯片和發(fā)黃光的YAG:Ce熒光粉組合而成，具有價格低、亮度高等優(yōu)點，但是顯色性低、難以保證熒光粉均勻性、散熱困難、環(huán)氧樹脂易老化等缺點阻礙了其進一步的發(fā)展。此外，隨著人民生活的改善，適用于情景照明的多色LED光源將逐漸成為LED照明的核心競爭力，從而使得L

2、ED的多色彩性及光的均勻性處于更優(yōu)先考慮的位置。與熒光粉等晶體發(fā)光材料相比，發(fā)光玻璃具有發(fā)光均勻性好、激活離子摻雜均勻、透明度高、熱穩(wěn)定性好、生產(chǎn)成本低、易制備、易加工、無需環(huán)氧樹脂封裝等特性。在此背景下，本文對稀土及過渡金屬離子摻雜的LED用發(fā)光玻璃進行了研究。
　　采用高溫熔融法制備了一系列Eu/Dy摻雜的鈣鋁硼硅酸鹽玻璃和Ce/Ho/Sm、Pr3+及Mn4+摻雜的氧氟硅酸鹽玻璃。利用吸收光譜、發(fā)射光譜、激發(fā)光譜、X射線衍射（

3、XRD）、紅外光譜、色坐標和色溫對發(fā)光玻璃進行了研究。
　　結(jié)果表明，對于Eu/Dy單摻及共摻的鈣鋁硼硅酸鹽玻璃，隨著B2O3含量的增多，更多的 Eu3+離子自發(fā)的還原為 Eu2+離子，并且在達到猝滅濃度之前，增加 Eu的含量使得 Eu3+更多的轉(zhuǎn)化為 Eu2+。此外，Dy3+的引入會對 Eu3+向 Eu2+的還原程度產(chǎn)生影響。
　　在Ce/Ho/Sm摻雜的氧氟硅酸鹽玻璃中，Al2O3會促進Ho3+和Sm3+的發(fā)光，而B2O

4、3則會產(chǎn)生抑制作用。將玻璃組成中的CaO替換為Na2O，會使得CaF2晶體在熔融冷卻過程中析出。CaF2晶體的形成會改變Ho3+和Sm3+的發(fā)光行為，同時Ho3+會對Sm3+的發(fā)射光產(chǎn)生吸收而減弱Sm3+的發(fā)光強度。
　　在單摻Pr3+離子的氧氟硅酸鹽玻璃中，用NaO代替CaO有利于CaF2晶體在熔融冷卻過程中形成，并且通過改變Al2O3與ZnO在玻璃中的比例可以控制CaF2的結(jié)晶度。紅外測試結(jié)果顯示，玻璃結(jié)構(gòu)依賴于玻璃的組成。另

5、外，在玻璃組成中引入Al2O3和ZnO可以增強Pr3+離子的3P0→3H4發(fā)射，而B2O3和SiO2對其卻有著不利的影響。用443 nm作為激發(fā)波長，可以觀察到Pr3+的自激發(fā)并且隨著 CaF2結(jié)晶度的提高而不斷得到增強。此外，在含有 Al2O3晶體的玻璃中可以觀察到一個獨特的位于690 nm的發(fā)射峰。
　　玻璃組成的變化會使得 Mn4+離子在氧氟硅酸鹽玻璃中處于不同的位置，并且處于不同位置的 Mn4+離子發(fā)射光譜和激發(fā)光譜有一定