稀土离子激活的宽带蓝光发射荧光粉的制备及其性能调控研究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cys_1688
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白光发光二极管(wLED)除了节能、环保外还具有发光效率高、使用寿命长等优点,符合“绿色发展”理念,因此被用于替代传统的荧光灯和白炽灯。目前商业上获得wLED的主流方法是利用In Ga N蓝光芯片(440-470 nm)激发Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉,但由于光谱中缺少红光成分,因此获得的wLED具有相关色温(CCT)高、显色指数(CRI)低等缺点,限制了其在室内照明中的应用。为此,研究人员提出了一些方法来改善这些缺点,主要包括:(a)向上述方法中加入合适的具有红光发射的荧光粉;(b)加入红粉、绿粉替代Y3Al5O12:Ce3+黄粉;(c)用(近)紫外LED芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉;(d)用(近)紫外LED芯片激发单一基质白光荧光粉。无论选择哪种制备方法,要想获得光效高、CCT低、CRI高等性能优良的wLED,关键是合成具有高量子效率(QE)和良好热稳定性的荧光粉。基于这个目标,本论文以Sr3Y2(BO3)4和K-β-Al2O3为基质,以Ce3+、Eu2+为激活剂,合成了一系列荧光粉,取得的结果具体如下:1.通过传统的固相反应法合成了固溶荧光粉(Ba1-xSrx)3Y2(BO3)4:Ce3+。该系列荧光粉表现出宽的蓝色发射带,峰值在420 nm左右,同时在500 nm左右存在一个肩峰。在该固溶系列中从Ba3Y2(BO3)4:Ce3+到Sr3Y2(BO3)4:Ce3+发射强度和QE逐渐增强,其中Sr3Y2(BO3)4:Ce3+具有最高的内(92.7%)和外(66.8%)QE。但荧光粉的热稳定性还需要提高。晶体结构精修表明,富锶样品比富钡样品具有更高的结构刚性,这也是其QE和热稳定性存在差异的原因。用Sr3Y2(BO3)4:Ce3+制作的wLED具有较高的CRI值。2.合成了化学组成为Km-0.4Al11O17+δ:0.2Eu2+的高效零热猝灭蓝光发射荧光粉,这得益于具有P63/mmc空间点群的刚性铝酸盐结构和陷阱能级的引入。最佳组成K1.6Al11O17+d:0.2Eu2+荧光粉的内和外QE分别为97.1%和61.8%。荧光粉在150°C内表现出零热猝灭行为,进一步增加K含量会产生更好的热稳定性,然而,QE却有所降低。文章讨论了发光性质与晶体结构的关系。结果表明,该蓝光荧光粉可以作为一种基于近紫外或紫光芯片的荧光粉转换型wLED的候选材料。3.在K-β-Al2O3基质的基础上,引入Na来取代K,合成了一系列固溶荧光粉K1.6-yNayAl11O17+d:0.2Eu2+(y=0-1.6)。中间组分KNa0.6Al11O17+d:0.2Eu2+具有最高的发射强度,随着y值的增大,最强发射峰逐渐由448 nm红移到464 nm。荧光粉在25-150°C或25-200°C范围内表现出零热猝灭现象,所有样品的内QE均大于84%。用y=0.6样品制成的wLEDs均表现出较好的性能。结果表明,该蓝光荧光粉在荧光粉转换型wLED中具有一定的应用潜力。
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