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白光LED用红色荧光粉的制备与性能研究

于红伟  
【摘要】:本文以白光LED (White Light Emitting Diode)用碱土磷酸盐荧光材料作为研究对象,采用高温固相法制备了适合近紫外管芯激发的红色荧光粉。利用X射线粉末衍射(X-ray diffraction)分析了样品的晶体结构,借助于激发谱、发射谱、光度计等手段对材料的发光性能进行了的研究。主要内容如下: (1)利用高温固相法合成了BaZn2 (PO4)2:Eu3+红色发光材料。研究了其激发和发射光谱,结果显示:最强激发峰位于397 nm,是适合于UV InGaN管芯激发的白光LED用红色荧光粉。发射峰值位于585nm、595nm (5D0~7F1); 610nm、620nm (5D0~7F2); 656nm (5D0~7F3)及688nm和699nm (5D0~7F4),属于Eu3+的特征发射峰。研究了BaZn2(PO4)2:Eu3+材料在595nm的主发射峰强度随Eu3+浓度的变化,发射峰强度先随Eu3+浓度的增加而增大;当Eu3+的浓度为3%时,峰值强度最大;而后峰值强度随Eu3+浓度的增大而减小。研究了Eu3+浓度在3%保持不变时,采用不同的电荷补偿剂对BaZn2(PO4)2:Eu3+发射光谱强度的影响。电荷补偿剂采用Li+, Na+, K+和Cl时,均能提高BaZn2(PO4)2:Eu3+材料的发射光谱强度,其中Cl-离子的效果最好,其次分别为Li+,Na+,K+ (2)采用高温固相法合成了BaZn2(PO4)2:Sm3+红色荧光粉,并研究了其发光性质。其发射光谱由3个发射峰组成,峰值分别位于569、607和661nm,对应了Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2、和4G5/2→6H9/2特征跃迁发射,其中607nm的发射最强。激发光谱包括峰值位于260-460的宽带,该荧光粉既可以被近紫外LED管芯激发,又可以被蓝光LED管芯激发。因此,BaZn2(PO4)2:Sm3+可以用于白光LED的红色荧光粉。 (3)采用高温固相法合成了CaZn2(PO4)2:Eu3+橙红色荧光粉,并对其发光性质进行了研究。该荧光粉在350nm-410nm有一个宽带激发峰,适用于UVLED管芯的激发,其激发主峰值位于394 nm。在紫外激发下的发射峰由位于585nm和595nm,615 nm和622nm、654nm及687 nm和700 nm四组线状峰构成,分别对应于Eu3+的(5D0→7F1)(5D0→7F2)、(5D0→7F3)及(5D0→7F4)特征跃迁,以595nm发射峰最强。探讨了掺杂的Eu3+浓度对样品发光强度的影响,其最佳掺杂浓度为10%,以及Eu3+发射的橙/红光比值随浓度的变化关系。比较分析了MZn2(PO4)2:Eu3+(Ca, Ba)两种基质中Eu3+的发光的猝灭浓度差异。发现加入不同电荷补偿剂Li+,Na+,K+,均能使发光强度得到提高,尤其以Li+最佳 (4)利用高温固相法合成了Sr3Y(PO4)3:Eu3+红色发光材料。研究了其激发和发射光谱,观测结果显示:最强激发峰位于399 nm,是适合于UV (InGaN)管芯激发的白光LED用红色荧光粉。发射峰至位于592nm和598nm (5D0→7F1)、617nm、622nm和630nm(5D0→7F2)、657nm (5D0→7F3)及690nm (5D0→7F4),属于Eu3+的特征发射峰。研究了发光强度随浓度变化情况。随着Eu3+离子的增加未发现浓度猝灭现象,但是存在猝灭趋势。并且还进一步研究了在Sr3Y(PO4)3基质中Bi3+对Eu3+的敏化作用。


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