鈰摻雜釔-镥鋁石榴石熒光材料的制備和性能研究.pdf

1、“節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境”是目前全人類一個(gè)共同的發(fā)展主題。在世界各國(guó)和地區(qū)，照明用電占據(jù)著其總發(fā)電量的顯著比例。相比于傳統(tǒng)的照明光源（白熾燈，熒光燈，高壓氣體放電燈等），發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)作為新一代的照明光源有著諸多優(yōu)點(diǎn)，如壽命長(zhǎng)，效率高，無(wú)重金屬污染，以及結(jié)構(gòu)緊湊，易于設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)輸?shù)取；谒{(lán)光芯片的白光LED是目前市場(chǎng)的主流，此方案需要波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料（熒光材料）使其產(chǎn)生白光。
　　鈰摻雜

2、釔/镥鋁石榴石(cerium-dopedyttrium/lutetium aluminum garnet, YAG∶Ceand LuAG∶Ce)是白光LED產(chǎn)業(yè)重要熒光材料，因其價(jià)格相對(duì)低廉，合成工藝簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異而被廣泛使用。固相法合成的微米級(jí)粉末是其最常見(jiàn)的使用形式。然而隨著熒光材料用途的擴(kuò)展，如大功率LED，激光照明，閃爍體制備，無(wú)機(jī)生物熒光標(biāo)記等，傳統(tǒng)固相法合成的YAG∶Ce和LuAG∶Ce的粉末已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)新的用途和要求。本研

3、究采用了非均相沉淀，溶膠-凝膠，靜電紡絲等方法，制備了多種形貌的YAG∶Ce和LuAG∶Ce熒光材料，并結(jié)合不同的封裝工藝對(duì)其進(jìn)行了具體應(yīng)用方面的研究，分為以下三個(gè)部分:
　　(1)使用制備（含鋁）多晶纖維所用的鋁溶膠體系，以制備LuAG∶Ce熒光粉。傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法在制備熒光粉時(shí)，往往需要加入基于高分子（含碳）的凝膠劑來(lái)使其凝膠化，碳?xì)埩魰?huì)降低熒光材料的吸收和發(fā)射，從而明顯降低其性能。鋁溶膠體系從源頭上隔絕了碳的引入。制得無(wú)碳

4、前驅(qū)體之后，采用不同的熱處理工藝，得到了微米級(jí)和納米級(jí)的熒光粉。經(jīng)950℃保溫1h熱處理，可得到一次粒徑為納米級(jí)(～15 nm)的LuAG∶Ce，此時(shí)顆粒有團(tuán)聚，該產(chǎn)物可以應(yīng)用在透明陶瓷的制備。而經(jīng)兩步法熱處理制得的微米級(jí)的(～3μm)熒光粉團(tuán)聚較小，亮度達(dá)到商品熒光粉的80％。有一定潛力應(yīng)用在白光LED上。
　　(2)報(bào)道了一種非均相沉淀法以制備LuAG∶Ce微米顆粒。使用了噴霧熱解方法制備的球狀的α-Al2O3作為沉淀的核心，

5、并采用了“兩步法”熱處理工藝，得到了尺寸均勻，無(wú)團(tuán)聚的微米級(jí)熒光粉，中值粒徑(D50)約為13μm。其亮度接近主流商品水平。用于大功率白光LED的Phosphor in Glass(PiG)是目前的研究熱點(diǎn)，為了降低LuAG∶Ce在PiG制備過(guò)程中的劣化，對(duì)LuAG∶Ce顆粒表面進(jìn)行了SiO2包覆。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，SiO2包覆的LuAG∶Ce熒光粉在PiG(Na2O-CaO-SiO2-Al2O3體系)制備過(guò)程中的劣化明顯降低，其原因可能是

6、SiO2對(duì)熒光粉和玻璃之間的界面反應(yīng)有一定的抑制作用。有著較好的應(yīng)用前景。
　　(3)對(duì)基于鋁溶膠的溶膠-凝膠法進(jìn)行了進(jìn)一步的探索。通過(guò)靜電紡絲制備了YAG∶Ce納米線。首先得到了直徑～250nm的納米線前驅(qū)體。然后經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制的熱處理過(guò)程，制得了多晶YAG∶Ce的納米線。結(jié)晶后的納米線直徑有所萎縮到～200 nm，但纖維結(jié)構(gòu)完整的保持了下來(lái)。將納米線堆疊而成的片材直接附在藍(lán)光芯片上，可以制得白光LED，其流明效率達(dá)到621m/W