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目前,市场上主流的白光LED(Light-emitting diodes,简称“发光二极管”)是基于InGaN蓝光芯片组合Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉封装而成。然而,由于存在色温高、显色指数低等缺点,限制了其在高端室内照明和广色域背光源显示领域的应用。为了提升白光LED器件的光色品质,利用蓝光芯片组合绿色和红色荧光粉或近紫外芯片组合三基色荧光粉有望成为消除这些缺陷的有效策略。然而,目前可应用的传统绿色荧光粉普遍存在热猝灭性能差、发光效率低、谱带宽等问题,很难满足高品质白光LED的需求。因此,高效的窄带绿色荧光粉的研究迫在眉睫。Mn2+和Tb3+是窄带绿粉的常用激活剂,但均存在发光效率低的弊端。本课题以γ-AlON为基质,Mn2+或Tb3+作为有效发光中心,利用能量传递或电荷补偿两种策略增强Mn2+和Tb3+的绿光发射,以满足高品质白光LED器件的应用需求,并期望为高效窄带绿色荧光粉的研究获得一些思路。主要研究内容和结果如下:(1)研究和比较了Eu2+-Mn2+和Eu2+-Tb3+掺杂的γ-AlON体系的发光行为,分析了影响能量传递效率和热稳定性的因素。研究发现:单掺杂的γ-AlON:Eu2+的激发光谱在近紫外区域有强烈的吸收,能与近紫外LED芯片匹配。Eu2+的非对称发射的高斯分峰结果表明Eu2+占据两个Al3+格位。在近紫外激发下,通过控制Eu2+和Mn2+/Tb3+的掺杂浓度,光色均可以在蓝色和绿色之间调节。其中,Eu2+-Mn2+共掺杂体系展现出Eu2+(400nm)和Mn2+(510 nm,半峰宽30 nm)的双发射带。而Eu2+-Tb3+体系中Tb3+表现出主峰位于540 nm左右的绿光发射(半峰宽10 nm)。随着Mn2+或Tb3+掺杂浓度的升高,Eu2+的发射带明显减弱甚至几乎消失,而Mn2+和Tb3+的绿光发射分别增强了约15倍和20倍,而Eu2+荧光寿命的衰减也进一步证明了高效能量传递的发生。Eu2+-Mn2+和Eu2+-Tb3+体系的最高能量传递效率分别为28%和80%。通过对两个体系的能量传递效率与光谱重叠位置的比较和分析,认为敏化剂的发射与激活剂最低激发能级的良好重叠可能是获得更高能量传递效率的重要因素。最优样品γ-AlON:0.003Eu2+,0.1Mn2+和γ-AlON:0.003Eu2+,0.01Tb3+在150℃时的相对发光强度分别保持在室温下的82%和51%左右,表现出良好的热猝灭性能。后者相对较差的热稳定性归因于Eu2+和Tb3+与Al3+之间较大的半径差异引起的晶格畸变导致了晶格原有刚性结构的破坏。(2)研究了一系列不同电荷补偿剂离子对γ-AlON:Mn2+,Mg2+荧光粉发光性能以及表面形貌的影响,提出了两种增强发光的作用机制,分析了不同电荷补偿剂对样品热稳定性的影响,并计算了色纯度。研究发现:引入电荷补偿剂后,样品的颗粒表面光滑且分散性更好,发光强度均显著提升:Li+(1.92倍)、Na+(1.89倍)、K+(1.78倍)和Si4+(2.36倍)。其原因是电荷补偿剂离子的引入能有效减少晶体缺陷和晶格应力,降低非辐射跃迁的机率。其次,Li+和Si4+掺杂样品在150℃时的发光强度分别从初始样品的85%提高到93%和90%,归因于二者与Al3+半径相近使晶格原有刚性结构的破坏较小。另外,添加Li+、Na+、K+、Si4+样品的绿色色纯度均有所提高,其中添加K+离子的样品具有93.86%的色纯度。