氧化物基白光LED熒光粉的設計與合成.pdf

1、熒光轉(zhuǎn)換白光發(fā)光二極管，由于其具有的效率高、壽命長、低能耗、環(huán)境友好等優(yōu)勢，而被認為是下一代照明光源。熒光粉是熒光轉(zhuǎn)換白光LED中實現(xiàn)白光發(fā)射的核心部分?，F(xiàn)有的熒光粉體系中，嚴重缺少性能優(yōu)異的氧化物熒光粉。因此，探尋高效優(yōu)質(zhì)的氧化物基熒光粉，與現(xiàn)有LED芯片匹配來實現(xiàn)白光發(fā)射是目前研究的重點。在熒光粉的探尋、制備過程中，急需總結熒光粉的篩選原則以及引入新的熒光粉的設計理念。
　　本文從總結熒光粉基質(zhì)材料的晶體結構與發(fā)光性能的關系、

2、以新的設計理念合成、制備高效優(yōu)質(zhì)熒光粉的角度出發(fā)，選用四類氧化物作為熒光粉的基質(zhì)材料展開我們的研究工作:
　　(1)設計、合成一類具有結構代表性的復合鈣鈦礦體系氧化物基紅色熒光粉:MLnMgM'O6∶Eu3+(M=Ca，Sr,Ba;Ln=La，Gd，Y;M'=Nb，Ta，Sb)。通過使用X射線衍射、激發(fā)和發(fā)射光譜、熒光量子效率等測試方法系統(tǒng)性的研究該體系熒光粉的結構特點和發(fā)光性能，并總結出適用于復合鈣鈦礦結構熒光粉的篩選原則。得到

3、的性能優(yōu)異的近紫外/藍光激發(fā)的紅色熒光粉Ca(La0.6Eu0.4)MgNbO6，其在466nm的藍光激發(fā)下的量子效率高達18.1％，是一種潛在的白光LED用紅色熒光粉。
　　(2)以在低容忍因子復合鈣鈦礦結構基質(zhì)材料中引入鎢酸根的設計理念，使用固相反應法合成NaLaMgWO6∶RE3+(RE=Eu，Sm，Tb)三基色熒光粉。通過X射線衍射、SEM、紫外可見吸收光譜、激發(fā)和發(fā)射光譜研究了樣品的結構、形貌及發(fā)光性能。其中，NaLaM

4、gWO6∶Eu3+，是一種性能優(yōu)異的近紫外/藍光激發(fā)的紅色熒光粉，在464nm的藍光激發(fā)下，NaLaMgWO6∶0.4Eu3+在熒光粉的量子效率為19.3％，是Y2O3∶Eu3+的紅色熒光粉的3倍，達到了另一種氮化物紅色熒光粉Sr2Si5N8∶Eu2+的104％，是商用黃色熒光粉Y3Al5O12∶Ce3+的50.2％，是一種潛在的白光LED用紅色熒光粉。進一步驗證我們總結的高性能熒光粉的篩選原則的導向性意義，將選擇較小容忍因子的復合鈣鈦

5、礦結構基質(zhì)材料與鎢酸鹽概念結合起來的熒光粉設計理念亦為其他研究者在篩選熒光粉方面提供了新的啟發(fā)。
　　(3)以發(fā)光材料的能量轉(zhuǎn)換為設計出發(fā)點，設計合成白光LED用單相Ca9MgM(PO4)7∶Eu2+，Mn2+(M=Li，Na，K)和Ca9Al(PO4)7∶Ce3+，Mn2+磷酸鹽體系熒光粉。通過X射線衍射、紫外可見吸收光譜、激發(fā)和發(fā)射光譜、熒光衰減曲線等研究了樣品的發(fā)光性能。其中，設計合成的Ca9MgM(PO4)7∶Eu2+，M

6、n2+(M=Li，Na，K)磷酸鹽熒光粉為一種紫外激發(fā)的單相熒光轉(zhuǎn)換熒光粉;Ca9Al(PO4)7∶Ce3+，Mn2+磷酸鹽熒光粉為一種紫外激發(fā)的單相紅色熒光粉。系統(tǒng)性的研究了Eu2+/Mn2+、Ce3+/Mn2+在各自體系中的能量傳遞過程和機制。
　　(4)提出復合基團(co-host)熒光粉設計、合成理念，選用Ca11(SiO4)4(BO3)2為基質(zhì)材料，通過Al還原固相反應法合成紫外激發(fā)的復合基團單相白光發(fā)射熒光粉:Ca1i

7、(SiO4)4(BO3)2∶Ce3+，Eu2+，Eu3+，并通過X射線衍射、激發(fā)和發(fā)射光譜、X射線光電子能譜等表征手段研究了其結構和發(fā)光性能。相比于已被廣泛使用的基質(zhì)材料Ca2SiO4、Ca3B2O6和Y3Al5O12，Ca11(SiO4)4(BO3)2展現(xiàn)出了優(yōu)異的色彩平衡能力。深入研究了Ce3+/Eu2+/Eu3+單摻/共摻Ca11(SiO4)4(BO3)2熒光粉的發(fā)光性能、結構特點、熒光熱穩(wěn)定性及量子效率等性能及不同發(fā)光中心間的能