白光LED用ZnWO4-RE3+(Sm3+,Eu3+,Dy3+)白色熒光粉的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、白光LED由于具有低能耗、高效率、長(zhǎng)壽命、可靠性良好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于指示器、霓虹燈、室內(nèi)飾燈、液晶顯示器等領(lǐng)域，被稱為第四代照明光源。商用化的白光LED是通過藍(lán)光LED芯片結(jié)合YAG:Ce3+黃色熒光粉實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射，由于缺少紅光成分導(dǎo)致顯色指數(shù)偏低、色溫較高。為了獲得高顯色指數(shù)和色溫合適的白光，人們采用近紫外發(fā)射的InGaN管芯激發(fā)紅藍(lán)綠三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)白光。然而，這種方式存在不同熒光粉之間的顏色再吸收和配比調(diào)控問題。因此，在單一基

2、質(zhì)中實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射具有重要意義。本論文中采用水熱法，以 ZnWO4為基質(zhì)摻雜稀土離子，合成了幾種可以被紫外光激發(fā)的新型單一基質(zhì)白色熒光粉。通過X射線粉末衍射儀、紅外光譜、拉曼光譜、掃描電鏡、透射電鏡、漫反射光譜、熒光激發(fā)和發(fā)射光譜等對(duì)樣品進(jìn)行分析表征。同時(shí)，探討了不同合成條件、摻雜離子濃度、表面活性劑、電荷補(bǔ)償劑等對(duì)熒光粉結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能的影響，得到的主要結(jié)果如下：
　　（1）采用溫和的水熱法經(jīng)過煅燒熱處理成功制備了ZnWO4:Sm3

3、+單一基質(zhì)白色熒光粉。pH、水熱溫度、煅燒溫度等對(duì)樣品的物相結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能有著重要的影響。當(dāng)pH值為6時(shí)，水熱溫度為180 oC，煅燒溫度為700 oC時(shí)，所合成樣品的晶體結(jié)構(gòu)與純ZnWO4相同，為單斜晶系結(jié)構(gòu)。樣品顆粒為類球形，尺寸范圍在100~220 nm。Sm3+的摩爾摻雜濃度為0.5％時(shí)，特征發(fā)射峰強(qiáng)度達(dá)到最大值；繼續(xù)增加Sm3+摻雜濃度，其發(fā)射峰強(qiáng)度反而減弱，出現(xiàn)濃度猝滅效應(yīng)，其猝滅機(jī)理可歸結(jié)為電偶極—電偶極相互作用以及Sm3

4、+離子間的4G5/2+6H5/2→6H9/2+6H9/2交叉弛豫過程。在254 nm波長(zhǎng)激發(fā)下，ZnWO4:x%Sm3+(x=0.5,1,3)系列樣品的色坐標(biāo)集中在冷白光區(qū)，顯色指數(shù)大于80。
　?。?）在反應(yīng)體系中引入表面活性劑PEG對(duì)ZnWO4:Sm3+樣品的物相結(jié)構(gòu)影響較小，仍然為單斜晶系黑鎢礦結(jié)構(gòu)。但樣品的分散性明顯提高，顆粒尺寸變得更加均一。同時(shí)，WO42-的藍(lán)綠發(fā)光帶的強(qiáng)度和Sm3+的特征發(fā)射峰的強(qiáng)度均有顯著提高。

5、r>　?。?）通過水熱法伴隨煅燒過程制備了ZnWO4:Eu3+,Dy3+新型單一基質(zhì)白色熒光粉。所得熒光粉具有單斜晶系、鎢錳鐵礦結(jié)構(gòu)。顆粒近似呈球形，尺寸大約在70-100 nm。在紫外光的激發(fā)下，樣品的發(fā)射光譜同時(shí)包含鎢酸根基團(tuán)的藍(lán)綠發(fā)射，Eu3+的紅光發(fā)射，以及Dy3+的藍(lán)、黃發(fā)射。隨著Dy3+濃度的增加，Zn0.98?xWO4:0.02Eu3+,xDy3+(x=0,0.005,0.015,0.025,0.03,0.04)熒光粉的色

6、坐標(biāo)值向著理想白光點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)x=0.025時(shí)，其色坐標(biāo)(x=0.3161,y=0.3304)與標(biāo)準(zhǔn)白光最為接近。此外，基于激發(fā)和發(fā)射光譜以及熒光衰減曲線，探討了 ZnWO4:Eu3+,Dy3+的能量傳遞現(xiàn)象和熒光機(jī)制。同時(shí)，估算了ZnWO4:Eu3+,Dy3+的外部量子效率。
　?。?）ZnWO4:Eu3+,Dy3+熒光粉中摻雜電荷補(bǔ)償劑Li+，對(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)影響較小。但對(duì)樣品的發(fā)射光譜影響顯著。隨著 Li+摻雜量的增加，Dy3