Eu3+掺杂钙钛矿型荧光材料制备及白光发光二极管配色研究

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钙钛矿型氧化物因其晶体层状结构,允许大量离子替换,晶体种类十分丰富,使得钙钛矿型复合氧化物的光学性质具有巨大的研究价值和应用前景。近年来,对稀土离子掺杂的钙钛矿型氧化物发光材料的结构探索和发光性能的研究成为研究热点。由于无机钙钛矿型发光材料在极端环境条件下具有物理稳定性和高发光强度,使其适合在白光发光二极管(WLED)照明领域的应用。因此,本文选择双层结构和四方钨青铜型的钙钛矿钽/铌酸盐发光材料,进行了以下工作:1.通过高温固相法制备了新型双层类钙钛矿型红光发光材料SrAlNbO5:Eu3+,探索了结构中B位被Al离子部分替换对发光性能影响。利用XRD衍射分析及Rietveld全谱精修,分析了 SrAlNbO5类钙钛矿型的结构特性。荧光光谱分析结果表明:SrAlNbO5:Eu3+可被蓝、绿和紫外三种光激发,波长分别为465nm,530nm和395nm,但其发射跃迁均为Eu3+5D07F2,发出位于615nm红光窄发射峰。Eu3+离子取代了两种不同晶格位置上的Sr2+。当Eu3+的含量为11mol%时产生浓度猝灭现象,Eu3+离子能量传递临界距离16.78A,其能量传递方式为电偶极-电偶极。当Al2O3掺杂量为5mol%时,样品的发光强度最高,所获得的样品的色坐标为(0.683,0.317),色纯度优于商用红光荧光粉Y2O3:Eu3+。2.采用高温固相法制备SrAlTaO5:Eu3+发光材料。在465nm蓝光激发下,发射出位于615nm红光宽发射峰,激活剂Eu3+离子处于Sr2+离子的不对称格位中,7F2能级劈裂成7F3/27F5/2两个能级。所获得的样品色坐标为(0.685,0.315),色纯度同样优于Y2O3:Eu3+荧光粉。3.通过埋烧法得到四方钨青铜型单层钙钛矿结构化合物Sr2.83Ta5O15。探索了不同含量Zno对Sr2.83Ta5O15:Eu3+发光性能和结构的影响。傅里叶红外光谱分析(FTIR)表明,Zno的引入减少了晶体结构中Ta-O八面体,并且Zn2+离子取代了 B位中的Ta5+离子。荧光光谱分析发现,随着ZnO掺杂量的增加,样品光谱产生蓝移。当Ta和Zn的比例为9:1,Eu3+的掺杂量为20mol%时,样品的发光性能最好,在395nm激发下发射出橘红色光,分别由592nm和615nm两个波段混合而成,综合CIE色坐标为(0.638,0.355)。通过XRD衍射分析最终确定了发光基质的分子式为Sr2.77Ta4.5ZnO15,并分析了Zn2+离子的取代机理。4.分别调制蓝光芯片和紫外芯片白光发光二极管产品混合荧光粉。当SrAlNbO5:Eu3+红光荧光粉与商业应用的YAG:Ce3+黄色荧光粉混合质量比为1:3时,在蓝色芯片上得到优质的白色发光。而对于紫外光芯片二极管而言,通过橘红色Sr2.77Ta4.5ZnO15:Eu3+荧光粉,绿色Sr4Al14O25:Eu3+荧光粉和蓝色PCL:Eu2+荧光粉按不同比例混合,当红绿蓝三色荧光粉的质量比为8.45:1:0.95,在395nm激发下可得到亮白色发光的二极管。
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