近紫外LED激發(fā)的單一基質(zhì)白光熒光材料的結(jié)構(gòu)與熒光性能研究.pdf

1、目前商業(yè)化的藍(lán)光LED芯片與YAG:Ce復(fù)合得到的白光其光譜中紅光成分的缺少，導(dǎo)致通過這種組合方案復(fù)合出的白光具有較差的顯色指數(shù)和較高的色溫。通過紫外LED芯片與三基色熒光粉復(fù)合得到的白光也同樣存在熒光粉之間存在“色衰”程度不一，從而導(dǎo)致復(fù)合出的光發(fā)生色漂等不足。針對(duì)這一問題，本文通過高溫固相合成法制備了一系列用于近紫外LED激發(fā)的單一基質(zhì)白光熒光材料，通過X射線衍射和熒光光譜分析對(duì)其結(jié)構(gòu)、熒光性能和能量傳遞機(jī)理進(jìn)行研究，并通過合成時(shí)加

2、入的助熔劑對(duì)熒光發(fā)射中心的局域環(huán)境和熒光材料的結(jié)晶度進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高熒光材料的發(fā)光效率。論文的主要研究工作包括:
　　首先，采用高溫固相反應(yīng)法合成稀土和過渡金屬離子共摻雜的單一基質(zhì)白光Sr5(PO4)3F:0.02Eu2+，xMn2+熒光材料。XRD分析表明Sr5(PO4)3F:0.02Eu2+，xMn2+為六方晶系，空間群為P63/m。在適當(dāng)濃度的摻雜下，合成出的熒光粉仍能保持原有結(jié)構(gòu)。對(duì)Sr5(PO4)3F:0.02Eu2+，x

3、Mn2+樣品用Maud軟件進(jìn)行XRD精修發(fā)現(xiàn)，Eu2+離子和Mn2+離子更傾向于取代Sr1位置。對(duì)Sr5(PO4)3F基質(zhì)和Eu2+離子和Mn2+離子共摻的Sr5(PO4)3F:0.02Eu2+，0.05Mn2+樣品進(jìn)行DFT計(jì)算發(fā)現(xiàn)，通過摻雜使得Sr5(PO4)3F基質(zhì)由直接帶隙5.099ev變成間接帶寬3.035ev，這分別與他們?cè)谧贤鈪^(qū)的吸收光譜一致。
　　對(duì)Sr5(PO4)3F:0.02Eu2+，xMn2+(x=0-0.0

4、6)的熒光光譜分析可知，其激發(fā)光譜在250-430nm的寬帶激發(fā)區(qū)域，這與近紫外LED的需要完全吻合。發(fā)射主峰分別在430nm和556nm，通過改變Eu2+離子和Mn2+離子摻雜比例，熒光粉的光色由藍(lán)光可調(diào)為白光，根據(jù)熒光光譜討論了摻雜離子間的能量傳遞機(jī)理。另外，為了進(jìn)一步提高該熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度，討論了在合成過程中加入助溶劑氯化鈉，氯化鉀，硼酸對(duì)于熒光增強(qiáng)的影響，發(fā)現(xiàn)在合成Sr5(PO4)3F:0.02Eu2+，xMn2+過程中，加入適

5、量的氯化鉀作助溶劑，可以使得Sr5(PO4)3F:0.02Eu2+，xMn2+的熒光強(qiáng)度提高85％。這些優(yōu)異的光學(xué)性能證明它可以作于近紫外LED照明。
　　其次，采用高溫固相反應(yīng)法合成了雙稀土離子Eu3+和Tb3+共摻雜的近紫外LED激發(fā)的單一基質(zhì)白光Sr7Zr(PO4)6:Eu3+，Tb3+，以立方晶系，I43d[220]空間群的Sr3La(PO4)3為初始模型，通過對(duì)其XRD以及精修分析可知，合成出的樣品是純相。通過對(duì)Sr7Z

6、r(PO4)6:Eu3+，Tb3+熒光光譜分析可知，在300-400nm區(qū)域出現(xiàn)較寬的銳線激發(fā)峰，最大激發(fā)峰位于374nm，這滿足市場(chǎng)上近紫外LED芯片的需求。Sr7Zr(PO4)6:Eu3+，Tb3+（x=0-0.02）最大發(fā)射峰位于544nm和613nm處，通過改變Tb3+離子和Eu3+離子的摻雜濃度，熒光粉的光色由綠光調(diào)成暖白光。我們討論了Tb3+離子和Eu3+離子的能量傳遞關(guān)系。并證明了摻雜離子之間通過偶極-偶極能量傳遞方式進(jìn)行