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紫外激发的白光发光二极管(WLED)用荧光粉的制备及发光性质

宋恩海  
【摘要】:白光LED由于其节能、环保、寿命长等优点被称为新一代的照明光源。在众多实现白光LED的技术中,荧光转换型白光LED是最有前景的。目前,它有两种设计方案:a)蓝光LED芯片+黄色荧光粉;b)紫外LED芯片+三基色荧光粉。本文的研究目的就是研发新颖的能被紫外LED芯片有效激发的三基色荧光粉。 本文采用高温固相法合成了四个不同系列的荧光粉,并研究了其相组成、结构以及发光特性。 (1)采用高温固相法合成了具有Ba2Ca(BO3)2单相结构的Ba1.95Ca1-x(BO3)2: 0.05Eu2+,xMn2+和BaCa0.85(BO3)2:0.15Mn2+荧光粉。荧光光谱研究表明,Ba1.95Ca(BO3)2:0.05Eu2+很强的绿光,最强的激发峰位于360nm附近;而BaCa0.85(BO3)2:0.15Mn2+在360nm激发下,发射非常微弱的红光。在Eu2+, Mn2+共掺杂的样品Ba1.95Ca1-x(BO3)2: 0.05Eu2+,xMn2+中,观测到Eu2+对Mn2+的能量传递。荧光寿命分析表明Eu2+对Mn2+的能量传递为电偶极矩-电四极矩相互作用。控制Mn2+/Eu2+掺杂浓度比可以实现红绿双基色的调制。这种双基色的荧光粉有望在紫外或近紫外激发的白光LED中获得应用。 (2)用固相反应法合成了具有单相的Li2SrSiO4结构的Li2Sr1-x-ySiO4:xCe3+,yTb3+系列样品。荧光光谱的研究表明,Li2SrSiO4:Ce3+发射很强的蓝光,最强的激发峰位于360nm;而Li2SrSiO4:Tb3+发射很强的绿光,最强的激发激发峰位于243nm,但在350~410nm范围几乎不能激发。在Ce3+/Tb3+共掺杂的样品Li2Sr0.99-ySiO4:0.01Ce3+,yTb3+中,观察到Ce3+对Tb3+的共振能量传递。由于Ce3对Tb3+能量传递,Tb3+的激发光谱中出现360nm附近的宽激发峰。控制Tb3+/Ce3+掺杂浓度比可以实现蓝绿双基色的调制。这种双基色的荧光粉有望在紫外或近紫外激发的白光LED中获得应用。 (3)用固相反应法合成了具有单相的K2CaP2O7结构的K2CaP2O7:Mn2+,Eu3+系列样品。荧光光谱的研究表明,K2CaP2O7:Mn2+发射很强的绿光,最强的激发峰位于399nm;而K2CaP2O7:Eu3+发射很强的橙光,最强的激发激发峰位于236nm,但在350-410nm范围的激发相对较弱。在Mn2+/Eu3+共掺杂的样品K2CaP2O7:Mn2+,Eu3+中,首次观测到Mn2+对Eu3+的共振能量传递。由于Mn2+对Eu3+能量传递,Eu3+的激发光谱中出现了399nm附近的激发峰。控制Mn2+/Eu3+掺杂浓度比可以实现绿橙双基色的调制。这种双基色的荧光粉有望在紫外或近紫外激发的白光LED中获得应用。 (4)采用高温固相法制备了一些列红色荧光粉Ca10-xLi(PO4)7:xEu3+。研究了其激发光谱、发射光谱、色度坐标以及量子效率。其中,Ca9.9Li(PO4)7:0.10Eu3+的色度坐标为(0.638,0.361),量子效率为75%。这种荧光粉有望在近紫外转换的白光LED中获得应用。


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