摻銪硼酸釔稀土材料的發(fā)光性能改善研究.pdf

1、YBO3:Eu3+熒光粉由于其穩(wěn)定性、相對(duì)較低的合成溫度及優(yōu)良的發(fā)光性能,成為PDP、HDTV和投影電視等平板顯示顯像首選的紅色發(fā)光材料。但是在實(shí)際應(yīng)用中仍有較多的問題,比如現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)的YBO3:Eu3+熒光粉多采用高溫固相法,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要粉碎成更小的顆粒,導(dǎo)致發(fā)光效率降低。同時(shí),YBO3:Eu3+熒光粉的色純度也不能很好地滿足各種高端顯示器件的要求。為了適應(yīng)超大屏幕高清晰彩色顯示器、計(jì)算機(jī)終端顯示技術(shù)及其他高端顯示技術(shù)的發(fā)展,

2、對(duì)現(xiàn)有熒光粉進(jìn)行性能改進(jìn)是解決這些問題的一個(gè)主要研究方向。本論文采用水熱法,通過添加堿金屬、堿土金屬、有機(jī)分子對(duì)YBO3:Eu3+熒光粉材料進(jìn)行形貌調(diào)控等,以期改善YBO3:Eu3+熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。同時(shí),初步探索對(duì)YBO3:Eu3+熒光粉進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　 本論文的具體研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)采用水熱法制備出結(jié)晶性能優(yōu)良的六方結(jié)構(gòu)YBO3:Eu3+熒光粉。在制備過程中添加Li+離子,可以提高YBO

3、3:Eu3+熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。其中,添加1％的Li+離子時(shí),YBO3:Eu3+熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度提高最明顯,增強(qiáng)20％左右。添加5％的次之。Li+離子的添加,顯著改變了YBO3:Eu3+的結(jié)晶習(xí)性,形成由片層結(jié)構(gòu)疏松堆積而成的球形顆粒,顆粒大小5～15μm。Li+的添加量對(duì)材料尺寸有明顯影響。發(fā)光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)的YBO3:Eu3+熒光粉顆粒都具有良好的分散性和均一的尺寸。
　　 (2)在水熱法制備過程中,同時(shí)添加Li+離子與堿土金屬

4、離子來制備YBO3:Eu3+熒光粉。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):當(dāng)添加的Li+的摩爾濃度為1％、堿土金屬離子的摩爾濃度為5％時(shí),YBO3:Eu3+熒光粉熒光強(qiáng)度增加一倍。此時(shí),熒光粉顆粒的次級(jí)片層結(jié)構(gòu)緊密堆積,使形成的宏觀微球類似線團(tuán),顆粒尺寸約10μm。水熱時(shí)間的延長和水熱溫度的提高都有助于YBO3:Eu3+熒光粉結(jié)晶程度的提高。水熱溫度的提高顯著提高熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度,最高可增加2.5倍;但是水熱時(shí)間的延長卻使得其發(fā)光強(qiáng)度變?nèi)酢?br>　　 進(jìn)一步研

5、究發(fā)現(xiàn),最終產(chǎn)物YBO3:Eu3+熒光粉中不存在Li+與堿土金屬離子。認(rèn)為Li+與堿土金屬離子并未參與YBO3:Eu3+結(jié)晶,而是在YBO3:Eu3+水熱結(jié)晶的過程中干擾了結(jié)晶過程,使其最終的形貌結(jié)構(gòu)特征及微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。尺寸均一的規(guī)則球體形貌,有利于得到發(fā)光強(qiáng)度較好的YBO3:Eu3+熒光粉。
　　 (3)引入丙二酸對(duì)YBO3:Eu3+熒光粉的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。調(diào)節(jié)合適的pH值,制備出了形貌類似于柿餅形狀的YBO3:Eu3+熒

6、光粉。通過改變?nèi)軇w系,可以對(duì)柿餅形狀YBO3:Eu3+熒光粉的形貌進(jìn)行修飾和裁剪。在乙醇/水體積比3:1的溶劑中,可以得到接近球形的YBO3:Eu3+熒光粉。經(jīng)后續(xù)除雜過程,可以獲得發(fā)光性能增強(qiáng)10％～20％的YBO3:Eu3+熒光粉。
　　 (4)初步探索YBO3:Eu3+熒光粉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以實(shí)驗(yàn)室自制碳球?yàn)槟０?合成了碳球@YBO3:Eu3+核殼結(jié)構(gòu)和空心結(jié)構(gòu)YBO3:Eu3+熒光粉。這兩種結(jié)構(gòu)的熒光粉的熒光性能都比較弱,

7、還需要進(jìn)一步的改善研究。
　　 綜上所述,本論文研究了幾種改善YBO3:Eu3+熒光粉發(fā)光性能的方法。YBO3:Eu3+晶體本身具有二維生長習(xí)性,采用水熱方法可以得到由片層結(jié)構(gòu)聚集的YBO3:Eu3+球體。通過添加堿金屬、堿土金屬和丙二酸,可以對(duì)球體的尺寸、粒徑分布、次級(jí)片層結(jié)構(gòu)、團(tuán)聚狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控,得到的尺寸均一、球形規(guī)則的YBO3:Eu3+熒光粉發(fā)光性能明顯改善,最大可至2.5倍。對(duì)YBO3:Eu3+熒光粉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還僅僅處在