稀土掺杂磷酸盐、钨酸盐、铌酸盐荧光粉的制备及发光性质

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作为发光功能材料,稀土掺杂荧光材料由于其优良的光学性能,光学性能优良,被广泛地应用于LED半导体照明技术、PDP显示技术等领域。随着LED照明技术以及显示技术的发展,对荧光材料性能提出了更高的要求。比如,芯片技术的突破,芯片的发射波长从蓝光延伸到了紫外光和近紫外光区,能够为稀土荧光材料提供更高的激发能量,从而提高光转换效率,这要求荧光材料有很高的光学性能。而白光LED由于其安全可靠、体积小、寿命长、节能环保等优点被称为21世纪的照明光源,因此研究性能优良的LED用荧光材料具有十分重要的实际意义。本文的研究目的就是研发制备能被LED芯片有效激发的红绿蓝三基色荧光粉以及单一基质的白光用的荧光粉。本文采用高温固相法制备了钨酸盐、磷酸盐、铌酸盐三个系列的荧光粉,并研究了XRD、SEM以及发光特性。(1)用高温固相法制备了具有单相结构的Sr2La2MgW2O12:Eu3+荧光粉。经过光谱研究表明,Sr2La2MgW2O12:Eu3+在紫外和蓝光区都有很强的吸收峰,在464nm激发下样品Sr2La1.8MgW2O12:0.20Eu3+的色坐标为(0.626,0.374)。所以此系列荧光粉可以作为紫外和蓝光激发的红色荧光粉在LED领域得以应用。(2)采用高温固相法制备了Sr4Nb209:xEu3+红色荧光粉,光谱研究表明Sr4Nb209:xEu3+在紫外区和蓝光区均有很好的吸收峰,样品在393 nm激发下色度坐标值为(0.626,0.374),所以该荧光粉可以作为LED用红色荧光粉。(3)采用高温固相法合成了Ba2CaWO6:Dy3+,Eu3+单一基质的白光LED用荧光粉。单掺杂Dy3+的荧光粉在314 nm的紫外光激发下发射出蓝白光,当共掺Dy3+和Eu3+时荧光粉同时出现了属于Dy3+的495 nm和584 nm发射和属于Eu3+的595 nm的发射,表现出多色发射,通过改变Dy3+和Eu3+的掺杂比例可以对Ba2CaWO6:Dy3+, Eu3+样品的色坐标进行有效的调节,从而制备出Dy3+,Eu3+共掺杂的Ba2CaWO6单一基质白光LED用荧光粉。(4)通过高温固相合成了Ba2CaWO6:Sm3+, Eu3+橙红色荧光粉。通过X射线对荧光粉进行了物相分析,通过SEM对荧光粉进行了形貌分析。通过荧光光谱分析可知,单掺Sm3+的荧光粉在314 nm的激发下发射出橙色光,与单掺Sm3+相比,当共掺Eu3+时,随着Eu3+浓度的增加,Ba2CaWO6:Sm3+, Eu3+的色坐标向红色区域移动,所以Ba2CaWO6:Sm3+, Eu3+荧光粉可以作为潜在的红色荧光粉应用。(5)通过高温固相法合成了Ba3Y(PO4)3:0.07Dy3+, xEu3+(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.09)系列单一基质白光荧光粉。通过光谱分析,掺杂Dy3+的荧光粉在393 nm激发下发射蓝白光,而随着Eu3+的引入,样品表现出多色发射,光谱覆盖红色区域,而且观测到Eu3+的浓度影响样品白光的效果,随着Eu3+的浓度的增大,样品的CIE1931色度坐标图穿越蓝白光区,经过黄白光区,最终表现为偏红白光。所以我们可以通过调整Dy3+, Eu3+的比例来获得需要的白光LED用单一基质荧光粉。(6)通过高温固相法合成了Ca9Y1-x(PO4)7:xSm3+系列荧光粉,并研究了其结构和光谱。该系列荧光粉在350 nm到500 mm有很好的吸收,能够被紫外光有效激发,结果表明该荧光粉可以作为白光LED用橙红色荧光粉。
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