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白光LED用荧光粉的制备及其发光性能研究

【摘要】:白光LED以其环保节能的优点逐渐取代了传统照明电器,荧光粉作为LED灯珠的重要组成部分受到广泛关注。本文制备了两种可被近紫外芯片激发的红色荧光粉,探究内容如下。(1)采用高温固相法空气氛围下制备了Ba_3Y_4O_9:Eu~(3+)荧光粉,通过XRD、扫描电镜、荧光光谱对其结构、形貌和发光性能进行了表征,采用Eu~(3+)作为荧光粉激活剂,探讨了Eu~(3+)的掺杂浓度、电荷补偿剂Li~+,Na~+,K~+对荧光粉发光强度的影响。结果表明,该荧光粉可用393 nm近紫外光激发,在609~623 nm处有强而宽的发射峰。当Eu~(3+)掺杂摩尔浓度为8%时,Ba_3Y_4O_9:Eu~(3+)荧光粉的发射光强度达到最强。掺杂摩尔浓度大于8%时,会发生浓度猝灭现象。在掺杂浓度4%~10%范围内,电荷补偿剂Li~+,Na~+,K~+均不同程度的提高了荧光粉的发光强度,其中由于Li~+半径最小其增强发光效果最佳,其最佳掺杂摩尔浓度为8%。该荧光粉的色度坐标位于橙红色区域。实验数据表明Ba_3Y_4O_9:Eu~(3+)荧光粉有望成为用于白色发光二极管的橙红色荧光粉。(2)采用溶胶凝胶法制备了Ba_2YAlO_5:Eu~(3+)荧光粉,系统地研究了其发光性能以及晶体结构。采用Eu~(3+)作为荧光粉激活剂,探讨了Eu~(3+)的掺杂浓度、煅烧温度、Bi~(3+)掺杂对荧光粉发光性能的影响。结果表明,该荧光粉可用260 nm紫外光激发,该荧光粉在602~632 nm范围内有强而宽的发射峰。Eu~(3+)最佳掺杂摩尔浓度为8%,当掺杂摩尔浓度大于8%时,会发生浓度猝灭现象。荧光粉的最适煅烧温度为1250℃,此时荧光粉样品的颗粒较均匀,分散性较好。Bi~(3+)的掺加改变了荧光粉的激发波长(260 nm→327 nm),发射峰位于320 nm~365 nm,且不改变荧光粉晶体结构。Bi~(3+)吸收了327 nm紫外光被激活后把能量向Eu~(3+)传递,使Eu~(3+)位于612 nm处的~5D_0→~7F_2跃迁显著增强,即荧光粉在612 nm处的发射峰值增大。(3)首先采用溶胶凝胶法制备出无定形结构的SiO_2微球,将上述实验制备的两种荧光粉分别与SiO_2微球结合,制备SiO_2@Ba_3Y_4O_9:Eu~(3+)和SiO_2@Ba_2YAlO_5:Eu~(3+)核壳结构荧光粉,实验结果表明,包覆后的荧光粉颗粒分散性好,且其激发光波长和发射峰位置都不变,红色发射光强度增强。

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