Sr3AlO4F:Ce3+荧光粉及其固溶体的制备和发光性能研究
  • 【摘要】

    白光LED (White Light-emitting diode)具有效率高、寿命长、环境友好等诸多优点而被广泛运用于照明和显示领域,是继白炽灯、荧光灯之后新一代绿色照明光源.目前白光LED主要采用蓝光LED芯片配合YAG:Ce3+(Y3Al5O12:Ce3+)黄粉发光,但是由于存在色温偏高、显色指数低等问题,而难以满足未来的高显色、低色温、高效率白光LED的需求.因此,就需要寻找除了YAG:C... 展开>>白光LED (White Light-emitting diode)具有效率高、寿命长、环境友好等诸多优点而被广泛运用于照明和显示领域,是继白炽灯、荧光灯之后新一代绿色照明光源.目前白光LED主要采用蓝光LED芯片配合YAG:Ce3+(Y3Al5O12:Ce3+)黄粉发光,但是由于存在色温偏高、显色指数低等问题,而难以满足未来的高显色、低色温、高效率白光LED的需求.因此,就需要寻找除了YAG:Ce3+的其它新型发光材料.近年来研究的氟氧化合物(Sr3A104F)则结合了氧化物的化学和物理性质优良和氟化物的声子频率低的优点,具有氟氧有序的稳定层状结构,非常适合作为新的基质材料.稀土掺杂的氟氧化合物荧光粉的激发光谱覆盖近紫外和蓝光区,与紫外/近紫外LED芯片匹配良好,并且可以调制出蓝、绿、黄、和红等各种不同波长的发射光谱,可以满足白光LED的不同需求.本文首先采用传统的高温固相法合成了Sr3A104F:Ce3+荧光粉,然后讨论了焙烧温度、原料组分、不同激发波长、不同Ce3+浓度对荧光粉的晶体结构和发光性能的影响;同时研究了不同金属阳离子及其含量对基质的晶体结构和发光性能的影响.主要研究内容及结果如下:(1)采用高温固相法合成工艺,探讨了焙烧温度、原料组分对于Sr3AlO4F:Ce3+荧光粉的晶体结构和发光性能的影响.结果表明,通过提高温度,添加微过量的SrCO3,微不足的SrF2可以有效减少Sr3A104F:Ce3+(?)中杂相,并提高荧光粉的发光强度.本文确定的优化合成条件为:焙烧温度为1400℃;合成1mol的Sr3Al04F:Ce3+荧光粉所需SrC03含量为2.575mol, SrF2含量为0.45mol.(2)对于不同激发波长及不同Ce3+浓度的Sr3A104F:Ce3+的发光性能进行深入研究.结果表明,该荧光粉的激发光谱位于270~500nm的紫外可见光区,主要有310nm、400nm两个吸收带,可以较好匹配近紫外/紫外LED芯片.随着激发波长的红移,其发射光谱也发生红移,但发射峰强度降低.Ce3+会同时占据Sr3A104F中Sr(1)和Sr(2)两种格位,低浓度时主要占据Sr(1)格位,随着浓度增加,占据Sr(2)格位的数量增加.458nm和500nm的短波发射带主要源自Ce(1)3+的5d-2F5/2,2F7/2跃迁,521nm和561nm的长波发射带源自Ce(2)3+的5d-2F5/2,2F7/2跃迁.随着Ce3+浓度增加,Ce(1)3+的发射峰强度逐渐减弱而Ce(2)3+的发射峰强度逐渐增强.(3)研究了不同碱土金属阳离子取取代的Sr3-xMxAlO4F:Ce3+(M=Ca2+,Ba2+)荧光粉的晶体结构和发光性能.结果表明,随着Ca2+含量增加,晶胞收缩,激发光谱和发射光谱向长波方向移动,在x=0.4时发光效率最高,对应的Ce3+的猝灭浓度从0.01(x=0)降低至0.0025(x=0.4),浓度猝火机理为电偶极-电偶极相互作用.而随着Ba2+含量增加,晶胞膨胀,激发光谱向短波方向移动,发射峰强度在Ba2+含量为1.0时最高.(4)研究了Sr3-x-yLaxBayAlO4+xF1-x:Ce3+荧光粉的晶体结构和发光性能.结果表明,Sr3A104F与LaSr2AlO5结构相近,可以形成连续固溶体;随着x增加,Sr3-xLaxAl04+xF1-x:Ce3+发射峰强度和热稳定性一直降低,激发峰值从400nm红移至440nm,发射主峰从500nm蓝绿光区红移至550nm黄色光区.而随着Ba2+含量增加,La(Sr2-y,Bay)AlO5:Ce3+的发射峰强度先增强后下降,在y=1.0时发射光谱强度最高,且半峰宽最大(146nm),具有更好的发光性能和显色指数.随着Ba2+含量增加,发射光谱从543nm红移至562nm,而红移现象主要是由于Ba2+取代Sr2+后导致Ce(2)3+的长波发射得到增强造成的. 收起<<

  • 【作者】

    彭鹏 

  • 【学科专业】

    有色金属冶金

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    北京有色金属研究总院

  • 【导师姓名】

    庄卫东

  • 【学位年度】

    2013

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    白光LED%荧光粉%Sr3AlO4F%Ce3+%掺杂%发光性能