稀土摻雜Ca9Sr(PO4)6Cl2、Na2Ca3Si2O8熒光粉的制備及其發(fā)光性能的研究.pdf

1、白色發(fā)光二極管（WLED）因其具有節(jié)能、環(huán)保、高效率、長壽命等顯著的優(yōu)點而被視為取代傳統(tǒng)光源的理想選擇。目前實現(xiàn)白光LED商用的主流方法是藍色芯片匹配可被藍光有效激發(fā)的黃色熒光粉，例如：在藍色芯片InGaN上涂覆黃色熒光粉Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)。然而這種方法所獲得的白光由于在可見光區(qū)域缺乏紅光組分，而表現(xiàn)出較高的色溫（CCT≥4500 K）和較低的顯色指數(shù)（CRI<75）。目前，針對這一問題，提出了行之有效的方案

2、，即近紫外（n-UV）芯片匹配可被近紫外光激發(fā)的紅、綠、藍（RGB）三基色熒光粉，這種方法可獲得具有較好顯色指數(shù)和可調(diào)節(jié)色溫的白光，有望主導(dǎo)未來的固體照明光源領(lǐng)域（SSL）。顯然，n-UV LED性能的優(yōu)劣性在很大程度上依賴于所使用熒光粉發(fā)光性能的優(yōu)劣。目前，已研制出的近紫外LED用三基色熒光粉存在與近紫外LED芯片的主發(fā)射波段匹配性較差，熱穩(wěn)定性差等缺點，導(dǎo)致了激發(fā)效率低、發(fā)光亮度受溫度影響大。因此，目前迫在眉睫的工作是制備出可被近紫

3、外光有效激發(fā)、高亮度、熱穩(wěn)定性好的三基色熒光粉。
　　本文通過高溫固相法制備了可被近紫外光有效激發(fā)的Ce3+/Tb3+/Eu2+摻雜的Ca9Sr(PO4)6Cl2和Eu3+摻雜的Na2Ca3Si2O8熒光粉，系統(tǒng)地研究了其物相、光譜特性、激活劑間的能量傳遞、顏色可調(diào)性、熱穩(wěn)定性等。
　?。?）采用高溫固相法合成了一系列Ca9-xSr(PO4)6Cl2:x Ce3+熒光粉，在1400℃下恒溫煅燒5 h制備的所有樣品的衍射峰與六

4、方晶系Ca10(PO4)6Cl2（空間群P63/m，no.176）標準卡片ICSD24237的衍射峰完全一致，證明所有樣品均是純相的，即使摻入少量的Sr2+、Ce3+，也并未改變Ca10(PO4)6Cl2的晶格結(jié)構(gòu)。所制備樣品的激發(fā)光譜為范圍在220-385 nm的寬帶，藍色發(fā)射譜帶位于431 nm，這歸因于Ce3+離子的4f-5d躍遷。隨著Ce3+摻雜濃度的增加，光譜有略微紅移，最佳摻雜濃度為5 mol％，Ce3+離子之間的能量傳遞機

5、制為電偶極-電偶極相互作用。
　?。?）Ca9-0.05Sr(PO4)6Cl2:0.05 Ce3+熒光粉有很寬的發(fā)射激發(fā)光譜，Ce3+可作為敏化劑以增強Tb3+在本基質(zhì)中的發(fā)光強度。因此，采用高溫固相法制備了Ca9-0.05-ySr(PO4)6Cl2:0.05 Ce3+，y Tb3+(0.005≤y≤0.07)系列熒光粉。以324 nm作為激發(fā)波長，隨著Tb3+濃度的增加，發(fā)射光譜中Ce3+的藍色發(fā)射寬帶強度在不斷降低，而Tb3+

6、的綠色發(fā)射特征峰強度先增強后減弱。即Ce3+作為敏化劑，將能量傳遞給了激活劑Tb3+，且Ce3+-Tb3+之間的能量傳遞效率也在隨著Tb3+濃度的增加而增大，最大值可達到75%。Ce3+-Tb3+之間的能量傳遞機制為電偶極-電四極相互作用。當溫度達到150℃時，Ca9-0.01Sr(PO4)6Cl2:5 mol%Ce3+，5 mol%Tb3+熒光粉的發(fā)光強度降低到室溫時的57.6%，具有很好的熱穩(wěn)定性。因此，Ca9-0.01Sr(PO4

7、)6Cl2:5 mol%Ce3+，5 mol%Tb3+熒光粉可作為潛在的近紫外激發(fā)WLED的藍綠色熒光粉。
　?。?）采用高溫固相法在CO還原氣氛中，1500℃下恒溫煅燒10 h制備了純相的Ca9-xSr(PO4)6Cl2:x Eu2+熒光粉。在383 nm的近紫外光照射下，熒光粉出現(xiàn)了一個峰值在489 nm的綠色寬帶，寬帶范圍在420-700 nm。當摻雜濃度超過1 mol%時發(fā)生了濃度猝滅，能量傳遞機制是電偶極-電偶極相互作用

8、。由漫反射光譜可看出，熒光粉在200-490 nm之間有較強的吸收，因此，Eu2+摻雜的Ca9Sr(PO4)6Cl2熒光粉可能是一種潛在的綠色發(fā)光材料。
　?。?）采用高溫固相法合成了新型的紅色發(fā)光材料Na2Ca3-xSi2O8:xEu3+熒光粉。在394 nm近紫外光激發(fā)下，Na2Ca3-xSi2O8:xEu3+熒光粉發(fā)射出較強的紅光，由于I(5D0→7F2)/I(5D0→7F1)的比值約為1.43，說明Eu3+離子所處的配位環(huán)