Si-Al-O-N發(fā)光材料的合成及光致發(fā)光性能研究.pdf

1、近年來(lái)，白光LED作為新一代節(jié)能光源，引起了人們的廣泛重視，能被紫外-可見(jiàn)光良好激發(fā)的LED熒光粉成為研究的熱點(diǎn)。稀土摻雜的Si-Al-O-N系發(fā)光材料，因其良好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性以及新穎的發(fā)光特性成為具潛在價(jià)值的發(fā)光材料之一。本文分別通過(guò)高溫固相法和溶膠-凝膠法合成了SiAlON：RE發(fā)光材料以及Mullite：RE發(fā)光材料，討論了激活劑類型及含量，敏化劑，溶膠-凝膠法中成膠條件，煅燒溫度等因素對(duì)發(fā)光性能的影響，利用X射線衍射（X

2、RD）分析相組成和結(jié)構(gòu)，熒光分光儀（PL）檢測(cè)發(fā)光性能，TG-DTA分析不同溫度下的反應(yīng)過(guò)程，紅外光譜（IR）分析前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： ⑴以Si粉，AlN粉，SiO2粉和稀土氧化物為原料通過(guò)高溫固相法可合成β-SiAlON發(fā)光材料。單摻雜Eu，Ce，Sm的β-SiAlON樣品在紫外激發(fā)下分別呈現(xiàn)較強(qiáng)的藍(lán)色，較弱的淺藍(lán)色和弱的暗紅色；共摻雜（Eu，Tb）的β-SiAlON樣品在紫外激發(fā)下可有藍(lán)色發(fā)光或綠色發(fā)光；共摻雜（

3、Eu，Mn）的β-SiAlON樣品在紫外激發(fā)下有黃綠色發(fā)光。 ⑵β-SiAlON：Eu2+發(fā)光材料激發(fā)光譜為中心位于285nm和325nm的兩條寬帶，發(fā)射光譜位于～485nm，半峰寬為75nm，來(lái)自于En2+的5d-4f躍遷，激活劑臨界濃度為8%。經(jīng)1650℃煅燒的β-SiAlON：Eu2+，Tb3+樣品受共摻雜Tb3+的影響，Eu2+的激發(fā)光譜劈裂為3個(gè)峰，晶體場(chǎng)劈裂程度為～17000cm-1，Eu2+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜分別

4、紅移至470nm和540nm。機(jī)理分析表明Eu2+可能占據(jù)β-SiAlON晶體中[001]方向管狀通道中的空位。 ⑶采用溶膠凝膠法合成了β-SiAlON：Eu發(fā)光材料，以檸檬酸為絡(luò)合劑制備的SiAlON前驅(qū)體經(jīng)1450～1600℃煅燒后在紫外激發(fā)下有黃綠色或藍(lán)色發(fā)光，提高煅燒溫度有利于發(fā)光強(qiáng)度的提高，但過(guò)多的碳含量不利于最終樣品發(fā)光。 ⑷采用高溫固相法在還原氣氛下合成了不同離子摻雜的莫來(lái)石發(fā)光材料，其中單摻雜Eu、Ce、

5、Tb的莫來(lái)石樣品在紫外激發(fā)下分別呈深藍(lán)色、淺藍(lán)色和白色發(fā)光；Eu，Tb共摻雜和Eu，Mn共摻雜的莫來(lái)石樣品在紫外激發(fā)下分別呈現(xiàn)明亮綠色發(fā)光和較弱的紅色發(fā)光。 ⑸當(dāng)Eu2+和Tb3+共存于3/2-Mullite基質(zhì)中時(shí)，Eu2+對(duì)Tb3+具有強(qiáng)的敏化作用，Eu2+通過(guò)偶極子.偶極子相互作用將能量傳遞給Tb3+，使得Tb3+的特征發(fā)射顯著增強(qiáng)，其臨界傳遞距離R0為0.9nm，其最佳配比為3Al2O3-2SiO2：0.05Eu，0.0