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白光LED由于其具有体积小、节能、寿命长、环保、响应速度快等优点,继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯之后的第四代照明光源,被誉为21世纪绿色光源。使用荧光粉与LED芯片组合获得白光LED已成为了发展的主流,而目前,商业化的用蓝光芯片加黄色荧光粉组合发出白光存在色彩还原性差、显色指数低等原因,因此,近紫外激发的白光LED取代传统蓝光芯片加黄色荧光粉组合是白光LED的发展趋势。当前,用于近紫外InGaN基LED的三基色中商用蓝色荧光粉主要是BaMgAl10O7:Eu2+荧光粉。然而,BaMgAl10O7:Eu2+蓝粉抗热稳定性差,会出现严重的劣化现象,尤其会随LED器件温度的升高,并还会出现色漂移。因此,开发出高效能被近紫外有效激发的蓝色荧光粉来提高白光LED的发光效率有着重要意义。
本文利用高温固相法添加适量的NaF助熔剂制备了Sr2MgSi2O7:Eu2+,R(R=Gd3+、Mn2+、Zn2+、Zr4+)和利用溶胶-凝胶法制备了Sr2MgSi2O7:Eu2+,Bi3+荧光粉,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜、同步热分析仪和荧光光谱(FL)等方法进行表征,研究了此荧光粉体系的发光性能。
结果表明,在高温固相法中添加适量的NaF助熔剂有利于Sr2MgSi2O7:Eu2+样品的结晶,改善样品的形貌,还能提高样品的发光强度。Sr2MgSi2O7:Eu2+样品的激发光谱为270～430nm的宽带谱,在主峰位于358nm激发下出现宽带且呈蓝光,发射主峰为470nm,这是由于Eu2+的4f65d1→4f7跃迁而引起的。当掺杂Eu2+离子的浓度为0.06mol时,样品的发光强度最佳;只含中间颗粒(D50)的Sr2MgSi2O7:Eu2+样品的发光强度比含所有颗粒的Sr2MgSi2O7:Eu2+样品要高;Sr2MgSi2O7:Eu2+样品中引入适量的Gd3+、Mn2+、Zn2+、Zr4+离子没有改变样品的物相,但是都能使样品的发光强度增强,其中当Gd3+离子的浓度为0.01时,样品的发光强度提高了304％;当Mn2+离子的浓度为0.03mol时,样品的发光强度提高了339%;当Zn2+离子的浓度为0.05mol,样品的发光强度提高了258%;当Zr4+离子的浓度为0.04mol,样品的发光强度提高了516%。
在研究Bi3+离子掺杂到Sr2MgSi2O7:Eu2+样品中发现:单掺杂Bi3+的Sr2MgSi2O7样品的发射光谱为一单峰宽带谱,主峰位于355nm,监测355nm发射峰所用的材料的激发光谱为一主峰为286nm的宽带谱,这是由于激发态时Bi3+的3p1→1S0电子能级跃迁而造成的;当掺入Bi3+的浓度为0.04mol时,样品的发光强度提高了190%,这是因为Bi3+对Eu2+具有敏化作用。