白光LED用紅色熒光粉M2P2O7-Eu3+(M=Ba,Sr,Ca)的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、白光發(fā)光二極管(White Light Emitting Diode,簡稱WLED)具有節(jié)能、環(huán)保、高效和壽命長等優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為二十一世紀(jì)的綠色光源,得到了世界各國的廣泛關(guān)注。實(shí)現(xiàn)白光LED的主要途徑有多量子阱型、多色組合型及熒光轉(zhuǎn)換型3種方式。其中使用熒光粉與LED芯片組合實(shí)現(xiàn)白光的工藝相對簡單,成為當(dāng)今新型固態(tài)照明的主流方案,因此熒光粉的研究和開發(fā)是制備高質(zhì)量白光LED的基礎(chǔ)。其中,紅粉由于發(fā)光效率低、穩(wěn)定性差,難以滿足三基色熒光粉的

2、要求,因此白光LED用紅色熒光材料的研究與新體系探索已成為發(fā)光材料領(lǐng)域的前沿課題。
　　磷酸鹽是一類十分穩(wěn)定的化合物,可用作稀土發(fā)光材料的基質(zhì),具有合成溫度低、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、發(fā)光亮度高等優(yōu)點(diǎn)。磷酸鹽的制備常采用傳統(tǒng)的高溫固相法,這種方法合成的樣品亮度高,但顆粒尺寸過大需要進(jìn)行二次球磨,經(jīng)球磨后的粉體發(fā)光亮度衰減嚴(yán)重。溶液燃燒法(Solution Combustion Synthesis)工藝簡單,操作方便,是一種很有前景的濕化

3、學(xué)合成方法。
　　本文采用溶液燃燒合成技術(shù)制備了WLED紅色熒光粉M2P2O7(M=Ba,Sr,Ca):Eu3+。采用X射線粉末衍射儀(X-ray diffractometer,XRD)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(field emission scanning electron microscope,FSEM)、熒光分光光度計(jì)分別對熒光粉樣品的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌和光譜特性進(jìn)行測試和分析。通過系統(tǒng)研究,取得如下研究成果:
　　以尿

4、素作為還原劑,采用溶液燃燒法合成出α-Sr2P2O7:Eu3+紅色熒光粉。在394nm激發(fā)下,該熒光粉的5D0→7F1(588/593nm)輻射躍遷最強(qiáng),5D0→7F2(612nm)處稍弱,為Eu3+的特征發(fā)射。α-Sr2P2O7:Eu3+熒光粉中Eu3+的最佳摻雜量即猝滅濃度為0.05。其濃度猝滅機(jī)制為電四極-電四極(q-q)相互作用。
　　研究了系列M1.95P2O7:0.05Eu3+(M=Ba,Sr,Ca)紅色熒光粉的發(fā)光性

5、能。M2P2O7(M=Ba,Sr,Ca)的激發(fā)峰和發(fā)射峰的位置基本相同,不同于α-Sr2P2O7:Eu3+,M1.95P2O7:0.05 Eu3+(M=Ba,Ca)熒光粉中Eu3+的5D0→7F2(612nm)輻射躍遷最強(qiáng),為紅光發(fā)射,Eu3+在基質(zhì)中主要占據(jù)非反演對稱中心格位。在394nm激發(fā)下,M1.95P2O7:0.05Eu3+(M=Ba,Sr,Ca)的色度坐標(biāo)分別為(0.35,0.21)、(0.24,0.15)、(0.35,0.

6、21)。這三種熒光粉均能被394nm紫外光和464nm藍(lán)光有效激發(fā),發(fā)射紅光或橙紅光。
　　以H3BO3作為助熔劑,采用溶液燃燒法合成了Ca1.90P2O7:0.05Eu3+紅色熒光粉。適量H3BO3的加入可以顯著改善樣品的形貌且H3BO3對Eu3+的5D0→7F2躍遷發(fā)射有明顯的提高作用。
　　電荷補(bǔ)償劑(Li+,Na+,K+)的加入可以顯著提高熒光粉的發(fā)光效率。其中Na+作為電荷補(bǔ)償劑效果最佳。Ca1.90P2O7:0.