PDP用藍、綠色熒光粉的合成及光譜性質(zhì).pdf

1、等離子平板顯示技術(shù)(Plasma flat panel display technology)消除了畫面幾何變形，具有聚焦清晰、亮度均勻、色彩純度高、對比度高，畫面大、視角寬闊等一系列優(yōu)點，是高清電視的一個非常重要的發(fā)展方向，它已成為最有希望的大屏幕高清晰度的平板顯示技術(shù)。
　　 熒光粉是決定顯示質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。PDP熒光粉用147nm或172nm的真空紫外線激發(fā)，因此，要求其應具備熱穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高、粉體粒度小、粒徑分

2、布范圍較窄、色純度高、余輝時間短等性能。目前，PDP商用熒光粉的性能還存在許多缺陷:(1)紅粉:Y2O3∶Eu3+發(fā)光效率相對比較低，而(Y,Gd)BO3∶Eu3+色純度不高;(2)藍粉:Eu2+激活的BaMgAl10O17(BAM)熒光粉穩(wěn)定性差，光色變化大;(3)綠粉:Zn2SiO4∶Mn2+余輝時間太長。
　　 基于上述原因，本文利用XRD、SEM、粒度、熒光粉性能分析等手段，對PDP用(La，Ce，Tb)BO3和Ln(B

3、O3，PO4)∶Ce3+，Tb3+綠色熒光粉的合成與光譜特性、BAM∶Eu2+藍色熒光粉的合成及抗熱劣化性能進行了研究;以BAM∶Eu2+熒光粉為合成對象，研究了助熔劑對BAM∶Eu2+熒光粉合成機理和發(fā)光性能的影響;以SrAl2O4∶Eu，Dy發(fā)光材料為合成對象，對噴霧熱解制備稀土發(fā)光材料工藝進行了研究，通過實驗得出以下結(jié)論:
　　 (1)高溫固相法合成的(La，Ce，Tb)BO3綠色發(fā)光粉的晶體結(jié)構(gòu)和LaBO3相同，Ce3+

4、，Tb3+的摻入沒有改變基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)光粉顆粒大小均勻，形貌規(guī)則，粒度在5μm左右。隨Tb3+含量的增加樣品中TbBO3相增加，當Tb含量達15％(mol)及以上時，TbBO3雜相含量增加更為明顯。(La，Ce，Tb)BO3的光譜性質(zhì)表明，在(La，Ce，Tb)BO3的發(fā)射和激發(fā)光譜中除了有鋱的特征發(fā)射和激發(fā)峰外，還有Ce3+的特征激發(fā)峰和發(fā)射峰。(La，Tb)BO3的激發(fā)光譜和(La，Ce)BO3發(fā)射光譜存在重疊，這為Ce3+→Tb

5、3+的能量傳遞創(chuàng)造了條件。在(La，Ce，Tb)BO3中存在鈰、鋱的濃度猝滅效應，固定鈰或鋱的隋況下，增加鋱或鈰的含量，(La，Ce，Tb)BO3的發(fā)射主峰的相對強度均呈先升后降的態(tài)勢。固定鈰鋱比時，(La，Ce，Tb)BO3的發(fā)射主峰的相對強度隨鑭的增加先升后降，當鑭含量為70％時，發(fā)射主峰相對強度最高。鑭含量為80％時，在較寬的Ce/Tb范圍內(nèi)，能得到發(fā)光性能較好的(La，Ce，Tb)BO3樣品。固定鑭含量時，當鑭含量為80％及以內(nèi)

6、時，(La，Ce，Tb)BO3的發(fā)射主峰的相對強度隨Ce/Tb的增大先升后降，當鈰鋱比為3/1時，(La，Ce，Tb)BO3的發(fā)射主峰的相對強度達到最大。對(La，Ce，Tb)BO3的發(fā)射譜圖與商品粉(La，Ce，Tb)PO4進行了比較，兩者的發(fā)射主峰都在541nm處，(La，Ce，Tb)BO3在489nm處的發(fā)射峰稍有紅移，計算表明，(La，Ce，Tb)BO3的發(fā)光亮度達到商品粉(La，Ce，Tb)PO4的94.7％，是一很有應用前景

7、的綠色發(fā)光粉。
　　 (2)以自制磷酸硼(BPO4)及稀土化合物為原料，采用一步燒成法合成了具有良好結(jié)晶的Ce3+，Tb3+激活的Ln(BO3，PO4)(Ln=La，Y，Gd)熒光粉，并對其在147nm激發(fā)下的光譜性質(zhì)進行了研究。結(jié)果表明:Ln(BO3，PO4)∶Ce3+，Tb3+(Ln=Y，La，Gd)激發(fā)光譜是由來自BO33-和PO43-的120～175nm基質(zhì)敏化帶和來自Tb3+離子的4f→5d躍遷的175～300nm多寬

8、帶組成;改變基質(zhì)稀土離子，發(fā)射光譜中的熒光分支比和色坐標也隨之改變，其中以Gd(BO3，PO4)∶Ce3+，Tb3+熒光粉的熒光分支比為最高;擬合Gd(BO3，PO4)∶Ce3+，Tb3+熒光粉的衰減曲線后，得出其熒光壽命為2.92ms，10％的余輝為6.7ms，優(yōu)于Zn2SiO4∶Mn2+商品粉，能夠滿足PDP器件的要求。高溫固相一步法是一行之有效的稀土硼酸鹽發(fā)光材料合成方法，在較低合成溫度條件下，便可得到與傳統(tǒng)高溫固相法晶型結(jié)構(gòu)相同

9、、結(jié)晶更完整的樣品。高溫固相一步法合成的Ln(BO3，PO4)∶Ce3+，Tb3+熒光粉的發(fā)光性能優(yōu)于傳統(tǒng)高溫固相法所制備的熒光粉。
　　 (3)采用高溫固相法制各了BaMgAl10O17∶Eu2+(BAM∶Eu2+)藍色熒光粉。研究表明:合成工藝條件，諸如激活離子濃度、燒結(jié)溫度和時間、還原溫度和時間等，對BAM晶體結(jié)晶度、物相純度、粉體顆粒形貌和發(fā)光強度有較大影響;少量Sr取代Ba對基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的影響很小，Sr的摻入使BAM藍

10、粉的相對發(fā)光亮度下降，但可以提高其抗熱劣化性能。采用實驗所獲得的較優(yōu)條件所制備的Ba0.82 Sr0.08MgAl10O17∶Eu0.1藍粉粒度為3.24μm，色坐標為x=0.0151、y=0.075（與商品粉的色坐標x=0.0145、y=0.072接近），發(fā)光亮度基本相當，相對亮度為商品粉的98.3％，抗熱劣化性能優(yōu)于商品粉，符合PDP用藍色熒光粉的要求。
　　 采用不同的助熔劑，均能制備出BAM∶Eu2+發(fā)光材料，且樣品的形

11、貌更規(guī)整、顆粒大小更趨均一;Eu2+的摻入對基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)沒有明顯的影響;隨著燒結(jié)時間的延長，樣品結(jié)晶更趨完整、雜相減少，粉體發(fā)光強度隨之提高;采用不同的助熔劑，合成反應的機理發(fā)生變化，所得樣品的結(jié)晶完整性、雜相組成和含量、發(fā)光中心的分布、粉體粒徑等性能產(chǎn)生相應變化，最終導致樣品的發(fā)光性能發(fā)生改變，樣品的特征發(fā)射峰強度隨AlF3、H3BO3、MgF2、Li2CO3、無助熔劑依次降低。
　　 (4)以SrAl2O4∶Eu，Dy為合成

12、對象，考察了噴霧熱解法合成稀土發(fā)光材料的可行性。實驗結(jié)果表明:只要控制好工藝技術(shù)條件，噴霧熱解法是一可取的合成稀土發(fā)光材料的方法;較之高溫固相法，噴霧熱解法能在較低的溫度下制備具有分散性好、粒度小、粒徑分布窄（2μm～5μm）、形貌規(guī)則（實心球形）、發(fā)光性能優(yōu)良等優(yōu)點的發(fā)光材料。
　　 噴霧熱解兩段法制備的SrAl2O4∶Eu，Dy發(fā)光材料的晶體結(jié)構(gòu)與α-SrAl2O4磷石英晶體結(jié)構(gòu)相同，摻雜Eu、Dy對晶體結(jié)構(gòu)的影響很小。金屬

13、離子總濃度、熱解溫度和還原溫度對產(chǎn)物的形貌、粒度分布、發(fā)光性能有較大影響。隨著還原溫度的升高，產(chǎn)物的發(fā)射主峰位置發(fā)生紅移。
　　 添加劑的使用能明顯改善和修飾材料的形貌、增強材料的初始亮度、延長材料的余輝時間（檸檬酸的使用會縮短材料的余輝時間）。檸檬酸的加入有助于獲得實心球形顆粒，乙醇除了良好的分散性，還能有效的增大顆粒的球形度，但無法獲得實心顆粒，PEG能夠起到分散劑和穩(wěn)定劑的作用。當三種添加劑同時使用時可獲得初始亮度高、余輝