收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

白光LED用YAG:Ce~(3+)荧光粉制备工艺研究及对结构与性能的影响

蒋继峰  
【摘要】: 为了应对全球日益加剧的能源危机和环境污染问题,“节能”和“绿色”成为材料科学领域的主要研究攻关目标之一。白光LED照明技术因其具有“节能”、“环保”、“高效”和“长寿命”等特点,被称为继白炽灯、节能灯之后的新一代绿色环保的照明光源,是涉及材料、电子、信息等学科领域的热点。 本文在综述白光LED照明技术发展状况基础上,结合白光LED用黄色YAG:Ce~(3+)荧光粉理化性质、光谱特性、制备方法、专利技术保护等的研发现状,提出采用不同工艺途径制备YAG:Ce~(3+)荧光粉并进行工艺、结构、性能的对比分析与关联研究,以期为探索发展新型实用化技术提供理论支持的研究构想。 论文采用XRD、FT-IR、DTA/TG、PL、SEM等测试手段,对经固相反应法、共沉淀法、溶胶-凝胶法三种工艺制备的YAG:Ce~(3+)荧光粉样品的材料特性与发光性能进行了表征;在此基础上,对比分析了不同制备工艺的荧光粉在合成温度、物相形成规律、材料微结构形貌与发光性能等方面的异同;根据相关结果提出了具有继续研究价值、可望开发出具有自主知识产权的YAG:Ce~(3+)荧光粉的制备工艺。此外,针对YAG:Ce~(3+)荧光粉红光部分发射不足导致荧光转换型白光LED显色指数不足主要的问题,开展了采用Pr~(3+)离子来增强红光部分的发射,通过共沉淀法制备了YAG:Ce~(3+),Pr~(3+)荧光粉的研究。 采用固相反应制备YAG:Ce~(3+)荧光粉,并重点研究了助熔剂对YAG:Ce~(3+)的合成温度、发光性能与颗粒形貌等方面的影响。研究发现,助熔剂可降低YAG相的转变温度、提高发光性能、加快晶粒生长。不同工艺对YAG相合成温度、物相结晶发育状态,组织结构与颗粒形貌,以及发光强度有显著的影响。固相反应法YAG相合成温度较高,加入助熔剂后需1300℃煅烧才能转变为YAG相,而且转变过程需经过Y_4Al_2O_9(YAM)相、YAlO_3(YAP)相等中间相。 采用共沉淀法与溶胶-凝胶法制备YAG:Ce~(3+)荧光粉的结果表明,湿化学法工艺可显著降低纯YAG相的合成温度。共沉淀法900℃热处理的产物已完全转变为YAG相,而且没有任何中间相的产生;产物为平均粒径35 nm左右;用溶胶-凝胶法800℃热处理即可得到YAG为主晶相的产物,900℃得到了平均粒径在30-40 nm之间的纳米YAG:Ce~(3+)荧光粉。 三种工艺制备的YAG:Ce~(3+)荧光粉的激发光谱和发射光谱的形状相似。激发谱由位于344与470 nm左右的两个激发峰构成,分别对应于Ce~(3+)的~2F_(5/2)→5D的跃迁及~2F_(7/2)→5D的跃迁,位于蓝光的470 nm是激发主峰。用此蓝光激发,荧光粉均发出主峰在535-545 nm之间,范围覆盖500-700 nm的宽带黄光发射。 研究表明,不同工艺合成的荧光粉的发光强度都随反应温度升高而增强,但在同一温度下发光强度有很大的不同。经1400℃煅烧后,溶胶-凝胶法制备样品的发光强度最低,而共沉淀法与加有固熔剂固相反应法合成样品的发光强度都较好。分析认为,荧光粉发光强度主要是受发光基质相组成及晶粒生长发育情况的影响,而这两因素又主要受制备工艺及热处理温度的影响,Ce~(3+)只有在YAG相中才具有较好的发光性能。1400℃时共沉淀法与加有助熔剂固相反应法制备的YAG:Ce~(3+)荧光粉具有晶粒生长较好,晶体结构完整,因此发光性能也较好。 综合考虑合成温度及发光强度,我们认为共沉淀法与加有助熔剂固相反应法制备的YAG:Ce~(3+)荧光粉具有晶体结构完整、发光性能良好等优点,是制备实用化荧光粉的优选技术途径。如果从合成温度和晶相控制两方面考虑,共沉淀法最有研究和发展价值。 在以上研究基础上,采用了YAG相合成温度低、发光强度高的共沉淀法合成了Ce~(3+)、Pr~(3+)共掺离子的YAG:Ce~(3+),Pr~(3+)荧光粉。结果表明,在470 nm蓝光激发下,YAG:Ce~(3+),Pr~(3+)的发射光谱除Ce~(3+)的发射峰外,在610 nm及640 nm处还出现Pr~(3+)的发射峰,分别对应于Pr~(3+)的~1D_2→~3H_4跃迁及~3P_0→~3H_5跃迁。Pr~(3+)的发射增强了红光部分的发射,相应的色坐标也向右下方移动,有利于提高白光LED的显色指数。研究发现,当Pr~(3+)的掺杂浓度达到0.015时,Pr~(3+)发光强度最大,继续增加Pr~(3+)浓度,Pr~(3+)和Ce~(3+)发光反而减弱。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 程勇;孙斌;王小兵;万强;卢常勇;高伟清;姚功名;许立新;明海;;角锥棱镜腔Nd:YAG/Cr~(4+):YAG被动锁模激光器的研究[J];光学与光电技术;2006年01期
2 刘继明;微机实时控制YAG单晶生长系统首次研制成功[J];兵工自动化;1985年01期
3 沈仲鑫,肖兵,吴惠法,徐惠德;用RBS研究连续的Nd:YAG激光辐照后的铂硅界面[J];激光杂志;1988年04期
4 葛新,梁永茂;YAG:Nd激光治疗慢性肥大性鼻炎的临床疗效观察[J];激光杂志;1991年02期
5 ;波长2.69μm的医用YAG∶Cr∶Tm∶Er激光器[J];激光与光电子学进展;1994年04期
6 丁彦华,徐军,万小珂,欧阳斌,林礼煌,邓佩珍,白迎新,吴念东,张健,李家强,李师群;Cr~(4+):YAG可饱和吸收体被动调QNd:YAG激光脉宽小于9ns[J];中国激光;1996年04期
7 冯梅;日本三菱电机开发出YAG脉冲激光发生器[J];电焊机;2002年07期
8 温午麒 ,姚建铨 ,王涛 ,周佳凝 ,蔡志强 ,朱孟 ,丁欣 ,周睿 ,张强 ,于意仲 ,王鹏;LD泵浦准连续Nd:YAG/KTP12W红光激光器[J];光电子.激光;2005年03期
9 仝茂福;范伟明;林智敏;;大颗粒球形YAG荧光粉的研究[J];光源与照明;2010年04期
10 ;高亮度、高分辨率YAG显示管[J];电子科技大学学报;1999年06期
11 刘永文;YAG-Ⅱ型激光器控制电路检修一例[J];现代仪器;1999年03期
12 成建波,林祖伦,冉启钧,王琼华,杨刚;YAG荧光屏的制作与性能[J];真空电子技术;2001年02期
13 张月芳,叶林华,裘燕青;Cr~(3+):YAG光纤荧光温度传感器[J];传感技术学报;2004年04期
14 李恩生;Nd~(3+):YAG连续激光治疗软组织管状肿瘤300例的临床报告及医用Nd~(3+):YAG连续激光Ⅱ型机的研制[J];激光杂志;1981年S1期
15 肖忠蓉,韩洪富,刘凡秀,厉光琯;CO_2激光及Nd~(3+):YAG激光治疗头部毛细血管瘤的初步探讨[J];激光杂志;1985年05期
16 冯国英,吕百达,蔡邦维,孔繁龙,黄永忠,徐天华;YAG板条激光振荡-放大器(MOPA)的实验研究[J];激光技术;1997年05期
17 仝建峰;陈大明;;纳米YAG/Al_2O_3复相陶瓷材料性能与微观结构研究[J];真空电子技术;2006年04期
18 杨克大,李城瑞,苏力,刘献,蔡星明;自孔径选模连续YAG:Nd~(3+)激光器[J];激光杂志;1982年04期
19 沈明;国外食管贲门癌所致梗阻病人的内镜YAG激光治疗现况[J];激光杂志;1990年06期
20 ;文献信息[J];激光与红外;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾碧;邱杨;阴西川;;Nd:YAG透明陶瓷的研究进展[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
2 郭兴忠;杨辉;王建武;;溶胶-凝胶法制备SiC/YAG复合粉体[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
3 孙哲;李强;姜梦华;雷訇;惠勇凌;;采用[100]方向的Nd:YAG增大激光器线偏振输出功率研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 顔富士;洪辰宗;;以成份扩散机制为基础的YAG固态合成粉末反应设计[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
5 赵存华;梁会琴;时永鹏;崔东庆;;棒状Nd:YAG晶体的热透镜焦距和像差研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 张旭东;刘宏;李霞;王继扬;徐国纲;;溶剂热法合成球形YAG粉体[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
7 王建武;郭兴忠;杨辉;;无机盐先驱体溶胶-凝胶法制备YAG超细粉[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
8 郭兴忠;杨辉;王建武;;SiC/YAG复合粉体的烧结特性与力学性能[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
9 洪辰宗;賴佳芸;蔡振宏;顔富士;;氧化钇粉末粒径对YAG合成之影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
10 张旭东;刘宏;李霞;王继扬;徐国纲;;醇热法合成YAG晶粒的形成机理[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文斌;Nd:YAG透明陶瓷的制备、显微结构及激光性能研究[D];上海交通大学;2012年
2 郭怀新;板状Nd:YAG激光晶体水平定向结晶法生长机理与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 芦宇;阳光泵浦Cr/Nd:YAG陶瓷激光研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 吕光哲;YAG透明陶瓷的制备与性能研究[D];东北大学;2009年
5 姜梦华;3000W灯泵浦脉冲Nd:YAG固体激光器技术研究[D];北京工业大学;2012年
6 张晓琳;微波法制备YAG粉体微观结构的调控及其烧结性的研究[D];山东大学;2011年
7 兰瑞君;LD泵浦Nd:YAG透明陶瓷全固态激光器研究[D];山东大学;2010年
8 孙海鹰;RE~(3+)(Nd~(3+),Ce~(3+)):YAG超细粉体合成及光谱性能研究[D];长春理工大学;2009年
9 桑元华;YAG粉体组分和形貌调控及粉体反位缺陷的研究[D];山东大学;2012年
10 武志超;LDA抽运高频Nd:YAG陶瓷激光器研究[D];长春理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 司朝;高透明Nd:YAG激光陶瓷工艺研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 马明俊;掺铒YAG调Q激光系统研究[D];合肥工业大学;2010年
3 白瑜;不同工作参数对Er:YAG激光切割牙体硬组织效率的影响[D];山西医科大学;2011年
4 谢慧财;稀土掺杂YAG透明陶瓷的制备及性能研究[D];北京化工大学;2013年
5 李世杰;脉冲式2.94μm Er:YAG固体激光器的研究[D];长春理工大学;2011年
6 王栋海;Nd:YAG激光陶瓷的制备[D];长春理工大学;2014年
7 赵晓宏;Cr~(4+):YAG晶体的生长与缺陷分析[D];长春理工大学;2010年
8 肖浩然;YAG陶瓷球制备工艺及其性能研究[D];武汉理工大学;2012年
9 于洪杰;Yb:YAG微片激光性能的理论分析[D];长春理工大学;2011年
10 孙鑫;YAG:Ce的燃烧合成及烧结特性[D];大连工业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 冉京;功能高分子染料在高新技术中的应用(三)[N];中国纺织报;2005年
2 ;是什么卡了我们的脖子(27日)[N];科技日报;2001年
3 本报记者 刘碧玛 实习生 李世英;关键是保持优势 出路在形成规模[N];科技日报;2003年
4 本报驻巴黎记者 何农;法国 捍卫法语纯洁性[N];光明日报;2001年
5 江西省人民医院眼科教授 罗兴中;激光可治疗哪些眼病[N];家庭医生报;2003年
6 东山;我国人工晶体产业发展须形成规模[N];中国有色金属报;2003年
7 欣欣;印刷技术——激光印标设备发展探析[N];中国包装报;2009年
8 冷云;Cabletron拆得好[N];中国计算机报;2001年
9 ;在线式防伪激光打标机[N];中国包装报;2004年
10 本报记者 何佳颐;白内障手术后视力下降咋办?[N];健康时报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978