白光发光二极管用稀土掺杂荧光粉的合成与性能

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白光发光二极管(WLEDs)由于具有效率高、寿命长、稳定性高和体积小等诸多优点而受到人们的广泛关注。作为一种很有潜力的固体照明光源,其光效和色度参数以及价格是最为重要的指标。而决定这些指标的是LED芯片外以及涂覆在芯片上的荧光转换材料。本研究致力于合成一些可被蓝光或近紫外光有效激发的新型荧光粉。选择Li2SrSi04:Eu2+和ZnMoO4:Eu3+两类荧光粉为研究对象,通过掺杂来提高该类荧光粉的发光亮度并调谐激发和发射波长。Li2Sr0.995SiO4:0.005Eu2+是一种可被蓝光(400-480 nm)有效激发,发射出主峰在580 nm左右的黄色荧光粉。我们的研究结果证明:通过PO43-和SO42-掺杂均可显著提高发光强度,其最佳组成为Li2Sr0.995(SiO4)0.9775(P04)0.03:0.005Eu2+和Li2Sr0.995(SiO4)0.945(SO4)0.11:0.005Eu2+。在460 nm激发下,它们的发光强度分别是Li2Sr0.995SiO4:0.005Eu2+|的1.8和2.2倍。而且SO42-掺杂还能使激发和发射光谱的最强峰分别由412和580 nm红移到460和610 nm,使其更适合蓝光LED芯片激发并发射红光。将Pr3+掺杂到Li2Sr0.995SiO4:0.005Eu2+中也可以增强其在蓝光(452 nm)的激发效率和在红光区域(610 nm)的发射强度。而且证明Pr3+单掺杂Li2SrSiO4也是一种可被蓝光LED有效激发的红色荧光粉。合成了可被蓝光(466 nm)及近紫外光(395 nm)同时有效激发的ZnMoO4:Eu3+系列红色荧光粉(发射主峰615 nm)。我们的目标是通过掺入Li+作为电荷补偿剂,掺入(Bi3+,Sm3+)或(La3+,Y3+,Gd3+)来替代部分Zn2+,进而提高荧光粉的发光强度和激发峰宽度。证明Li+离子的加入明显提高该粉的发光亮度,其最佳配比为Zn0.5MoO4:Eu3+0.25Li+0.25;适量Bi3+,Gd3+和Sm3+的掺入可以进一步提高发光强度,而且Sm3+的掺入使395 nm的激发峰得到明显的拓宽。据此,得到了性能优异的Zn0.454MoO4:Eu3+0.25Li+0.25Bi3+0.04Sm3+0.006和Zn0.44MoO4:Eu3+0.25Li+0.25Gd3+0.06荧光粉。这些红色荧光粉的激发波长刚好与现有蓝光及近紫外LED芯片光匹配,在以蓝光及近紫外LED芯片为基础的白光LED组装上很有应用潜力。
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