LED用單基白光焦硅酸鹽熒光粉的制備與發(fā)光性能.pdf

1、由藍(lán)光LED(GaN芯片)上涂覆釔鋁石榴石(YAG：Ce3+)熒光粉封裝制成的成白光LED已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于全色顯示、液晶背光原和交通信號(hào)等。但這種白光LED因熒光粉缺少紅光而導(dǎo)致顯色指數(shù)較低(Ra<80)。隨著紫外或近紫外光芯片的逐漸成熟，紫外或近紫外激發(fā)的單一基質(zhì)發(fā)白光的熒光粉越來(lái)越受到研究人員的重視。
　　 稀土離子激活的堿土硅酸鹽發(fā)光材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一類具有發(fā)光亮度高、不含放射性元素等優(yōu)點(diǎn)的發(fā)光材料。它具有制備成本

2、低廉、高化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化、抗潮、不與封裝樹脂作用等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的單基白光LED基質(zhì)。
　　 Ce3+、Tb3+和Eu3+是三種重要的稀土陽(yáng)離子，被用來(lái)分別產(chǎn)生藍(lán)光、綠光和紅光發(fā)射。Ce3+的功能是作為一個(gè)高效率的發(fā)光中心，因?yàn)樵贑e3+中4f-5d躍遷部分被容許，另外，Ce3+是Tb3+有效的敏化劑。在不同的基質(zhì)中，例如鑭溴氧化物、鋁酸鹽、堿土硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、氟化物等中，Ce3+和Tb3+的能量傳遞過程(ET)已經(jīng)

3、被廣泛研究。但是，在Sr2MgSi2O7中，Ce3+和Tb3+之間的發(fā)光動(dòng)力學(xué)和能量傳遞過程還沒有被研究。此外，Ce3+和Eu3+是一組電子組態(tài)具有共軛特性的稀土離子，如在共摻EuF3和CeF3的BaY2F8：Ce，Eu體系中，可能實(shí)現(xiàn)Ce3+-Eu3+之間的電子轉(zhuǎn)移，而這對(duì)Ce3+-Eu3+之間的能量傳遞也能提供有效證據(jù)，在Sr2MgSi2O7中，Ce3+-Eu3+之間的能量傳遞也有待研究。
　　 為了實(shí)現(xiàn)接近太陽(yáng)光色坐標(biāo)的可

4、被紫外芯片激發(fā)的單一基質(zhì)白光LED熒光粉。本文合成了三類熒光粉，第一類是Ce3+，Tb3+，Eu3+單摻Sr2MgSi2O7熒光粉；第二類是Ce3+，Tb3+，Eu3+雙摻焦硅酸鹽Sr2MgSi2O7基質(zhì)；第三類是Ce3+，Tb3+，Eu3+共摻焦硅酸鹽Sr2MgSi2O7基質(zhì)。
　　 1.Ce3+，Tb3+，Eu3+單摻Sr2MgSi2O7熒光粉的合成與光譜性質(zhì)
　　 采用高溫固相法合成了三種稀土離子單摻雜的熒光粉Sr

5、2-xMgSi2O7：xCe3+、Sr2-yMgSi2O7：Tb3+和Sr2-zMgSi2O7：zEu3+。分析XRD圖樣發(fā)現(xiàn)，為Sr2-xMgSi2O7純相。Sr2MgSi2O7：Ce3+熒光粉可被紫外光327nm有效激發(fā)，發(fā)射387nm藍(lán)紫譜帶；在235nm激發(fā)下，熒光粉Sr2MgSi2O7:0.03Tb3+發(fā)射綠光；在394nm激發(fā)下，在SMS基質(zhì)中Eu3+紅光的特征發(fā)射達(dá)到了最強(qiáng)。改變稀土離子摻雜濃度，除了Ce3+以外，Tb3+

6、離子和Eu3+離子摻雜的熒光粉相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度都是隨著濃度的增加而增加?？偠灾?，在327nm激發(fā)下，Sr2MgSi2O7:0.0065Ce3+、Sr2MgSi2O7∶0.07Tb3+和Sr2MgSi2O7:0.07Eu3+發(fā)光強(qiáng)度均達(dá)到最大值。Ce3+，Tb3+，Eu3+單摻Sr2MgSi2O7系列熒光粉可以被近紫外芯片激發(fā)，是一種適用于合成白光LED用紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉。
　　 2.Ce3+，Tb3+，Eu3+雙摻Sr2Mg

7、Si2O7熒光粉的合成與光譜性質(zhì)
　　 發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)Ce3+、Tb3+摻雜濃度，可以實(shí)現(xiàn)Ce3+/Tb3+共激發(fā)的Sr2MgSi2O7粉末的發(fā)射光譜顏色的調(diào)控，Sr2MgSi2O7:0.02Ce3+，0.05Tb3+所發(fā)出的光已經(jīng)進(jìn)入白光區(qū)，其色度坐標(biāo)為(0.279，0.310)與1931年國(guó)際照明委員會(huì)給出的純白光(0.33，0.33)比較接近。Ce3+/Eu3+共摻Sr2MgSi2O7熒光粉在λex=327nm紫外光激發(fā)下，

8、Ce3+發(fā)射藍(lán)紫光。而且，位于610nm處的尖峰屬于Eu3+的紅光發(fā)射。研究表明，組成為Sr2MgSi2O7:0.05Ce3+，0.03Eu3+的熒光粉在紫外激發(fā)下發(fā)白光，其色坐標(biāo)(0.312，0.303)與純白(0.33，0.33)十分接近，是一種潛在的適用于紫外芯片的LED用白光材料。Tb3+/Eu3+共摻Sr2MgSi2O7熒光粉的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在327nm紫外光下，可同時(shí)觀察到Eu3+，Tb3+和Eu2+的發(fā)射，并且通

9、過調(diào)節(jié)稀土離子摻雜濃度可改變熒光粉發(fā)光顏色。我們還研究了Eu2+、Tb3+和Eu3+之間的能量傳遞和電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。這為進(jìn)一步開展單基雙摻稀土三基色熒光材料的研究在合成方法上進(jìn)行了新的有意義的探索。
　　 3.Ce3+，Tb3+，Eu3+共摻Sr2MgSi2O7體系的白色發(fā)光和能量傳遞機(jī)理
　　 SMS：CTE可被紫外光(327nm)有效激發(fā)，同時(shí)發(fā)射藍(lán)紫光、綠光和紅光。其相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度隨稀土離子Ce3+，Tb3+和Eu3+