Na3Y(VO4)2-Eu3+、Ca3TaAl3Si2O14-Sm3+熒光粉的制備及其發(fā)光特性的研究.pdf

1、白光LED作為第四代綠色環(huán)保照明光源，具有體積小、耗能低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。目前發(fā)展最成熟的獲取白光的途徑主要是采用熒光轉(zhuǎn)換型，包括藍(lán)光激發(fā)型和近紫外激發(fā)型兩種方案。其中，傳統(tǒng)的藍(lán)光激發(fā)型LED是采用藍(lán)光激發(fā)涂敷在芯片上的黃色熒光粉(YAG:Ce3+)實(shí)現(xiàn)白光，但由于光譜中缺少紅色成分，造成白光的顯色指數(shù)偏低、色溫高；近紫外激發(fā)型是利用LED芯片發(fā)出的近紫外光激發(fā)RGB三基色熒光粉色彩復(fù)合而獲得白光，此方式實(shí)

2、現(xiàn)的白光光譜范圍寬，更接近自然白光，具有優(yōu)良的顯色指數(shù)。但由于當(dāng)前高效紅色熒光粉的缺乏，制約了白光LED的發(fā)展。因此，開發(fā)新型的能在近紫外區(qū)域有效吸收的高效紅色熒光粉材料具有重要的研究意義。
　　本文合成了適用于近紫外LED激發(fā)的Na3Y(VO4)2:Eu3+和Ca3TaAl3Si2O14:Sm3+紅色熒光粉,并通過XRD、掃描電鏡、光致發(fā)光、熒光壽命等技術(shù)手段進(jìn)行測(cè)量和分析，主要獲得了以下幾方面的研究成果：
　　1)采用高

3、溫固相法首次合成了Na3Y(VO4)2:Eu3+熒光粉，X射線衍射結(jié)果表明，所有摻雜濃度的樣品都具有與純Na3Y(VO4)2基質(zhì)相同的輕微的扭曲的鉀芒硝結(jié)構(gòu)，且無第二相存在，能譜（EDS）的元素檢測(cè)結(jié)果也再次應(yīng)證了樣品實(shí)際的成分。掃描電子顯微鏡（SEM）顯示樣品由粒徑尺寸約5μm的無規(guī)則微粒組成。該熒光粉能被395 nm的近紫外光及466 nm的藍(lán)光有效激發(fā)，最強(qiáng)激發(fā)峰位于395 nm處，與近紫外LED芯片發(fā)出的波長(zhǎng)匹配。在395 nm

4、波長(zhǎng)的激發(fā)下，樣品以5D0→7F2的強(qiáng)制電偶極躍遷發(fā)射為主，Eu3+取代Y3+占據(jù)非對(duì)稱格位，發(fā)出明亮的紅光，發(fā)射強(qiáng)度為相同激發(fā)下商業(yè)Y2O3:Eu3+紅粉的20.6倍，色純度為89％高于Y2O3:Eu3+紅粉，色坐標(biāo)為(0.643,0.345)，接近國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)紅光(0.67,0.33)。Eu3+摻雜濃度為50 mol%時(shí)發(fā)光強(qiáng)度最大，超過該值即發(fā)生濃度猝滅現(xiàn)象，導(dǎo)致濃度猝滅的原因是偶極-偶極相互作用。不同溫度下Na3Y(VO4)2:Eu

5、3+熒光粉的發(fā)射光譜表明，在200℃下Na3Y(VO4)2:Eu3+熒光粉的發(fā)射強(qiáng)度仍保持為室溫下的74%，其溫度猝滅的活化能是0.336eV，高于Y2O3:Eu3+熒光粉的0.24eV。發(fā)生溫度猝滅的原因是當(dāng)溫度升高時(shí)，被熱激活的5D0態(tài)電子通過5D0和7Fj態(tài)的能級(jí)交點(diǎn)返回基態(tài)，降低了Eu3+發(fā)射強(qiáng)度。
　　2)采用高溫固相法首次合成了Ca3TaAl3Si2O14:Sm3+熒光粉，Ca3TaAl3Si2O14的晶體結(jié)構(gòu)為硅酸鎵

6、鑭型，Sm3+離子的加入未改變基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。Ca3TaAl3Si2O14:Sm3+最佳激發(fā)峰位于401 nm（6H5/2→4F7/2），與GaN-LED芯片（350→410 nm）相匹配。在401 nm近紫外光激發(fā)下，最強(qiáng)的發(fā)射峰位于598 nm（4G5/2→6H7/2）處，屬于宇稱允許的磁偶極躍遷（MD），表明Ca3TaAl3Si2O14晶格中Sm3+主要取代Ca3+占據(jù)對(duì)稱性格位，色坐標(biāo)(0.5058,0.4037)，位于紅橙光區(qū)