Preparation and Luminescence Properties of Rare Rarth Doped Silicate Phosphors for White Light Emitting Diodes.pdf

1、從遠(yuǎn)古的篝火開始，完美的照明光源是人類自古以來的追求。白熾燈是人類發(fā)展出的一種重要照明光源，但為了降低能源消耗，線性管和緊湊型熒光燈逐漸取代了傳統(tǒng)的白熾燈泡。隨著緊湊型熒光燈的發(fā)展，照明技術(shù)中基本的能量效率問題得到了解決，但持續(xù)的使用緊湊型熒光燈會排放汞蒸氣，又造成了新的環(huán)境問題。于是尋找替代光源成為一個(gè)重要的研究方向。固態(tài)照明(SSL)與白熾燈泡和緊湊型熒光燈相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，如高效率、無汞排放、壽命長、以及具有改進(jìn)的潛力。
　

2、　大部分白光可以通過藍(lán)色LED芯片和黃色熒光粉(YAG∶Ce3+)的組合獲得。但是從這種組合獲得的光不能滿足家庭和辦公室照明的要求，因?yàn)榧彝ズ娃k公室的使用需要更暖的燈光，特別是高的顯色指數(shù)(CRI)，而上述組合光源由于缺乏紅色成分最終獲得的光是冷白光，顯色指數(shù)也較低。為了提高CRI值，必須生產(chǎn)可由藍(lán)光或近紫外(NUV)LED激發(fā)的高效藍(lán)色，綠色和紅色發(fā)光熒光粉。然而，三色熒光粉LED中的再吸收現(xiàn)象會導(dǎo)致器件效率的降低。因此，希望獲得能發(fā)

3、射長波長暖光（覆蓋整個(gè)可見光區(qū)域）兼具高穩(wěn)定性和高能量效率的單相熒光粉。尋找高效單相熒光粉基質(zhì)和合適的方法大量合成得到廣泛研究。作為代表，Eu2+/Ce3+/Mn2+/Tb3+單摻雜和共摻雜的硅酸鹽熒光粉由于其晶體結(jié)構(gòu)的多樣性而成為白光LED中最有吸引力的材料，通過改變激活劑離子周圍的局部環(huán)境，以及激活劑和硅酸鹽基質(zhì)之間有效的能量傳遞能獲得人們需要的激發(fā)發(fā)射性能并提供良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
　　筆者致力于通過高溫固相反應(yīng)法制

4、備Ce3+/Eu2+/Mn2+/Tb3+單摻和共摻硅酸鹽熒光體并對其進(jìn)行表征，詳細(xì)研究了獲得的熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性以及激活劑之間的能量轉(zhuǎn)移機(jī)理。
　　本研究分為以下幾個(gè)部分:第一章展示了人造白光幾種不同技術(shù)的比較，對于固態(tài)發(fā)光技術(shù)較于其他發(fā)光技術(shù)的優(yōu)勢做了重點(diǎn)介紹。本章的最后部分描述了熒光粉中的制備和發(fā)光機(jī)制。
　　第2章介紹了通過高溫固相反應(yīng)制備單相全光譜發(fā)射Ba9Lu2Si6O24∶Ce3+/Mn2+/Tb3+(B

5、LSO∶Ce3+/Mn2+/Tb3+)熒光粉的合成和表征。XRD分析表明，所有摻雜的激活劑優(yōu)先占據(jù)基質(zhì)晶格中的Ba2+位點(diǎn)。根據(jù)Ce3+和Tb3+濃度使用Li+作為電荷補(bǔ)償劑。在雙摻雜和三摻雜的BLSO熒光體中觀察到有效的能量轉(zhuǎn)移。具有合理濃度組合的Ce3+/Mn2+/Tb3+共摻雜熒光粉可發(fā)射具有良好CRI值的可調(diào)諧（在424nm，552nm和600nm處具有峰值）白光。當(dāng)溫度達(dá)到150℃時(shí)，共摻雜的Ba9Lu2Si6O24熒光粉的剩

6、余強(qiáng)度為77％。
　　3.第3章發(fā)現(xiàn)了CaLa4Si3O13(CLSO)熒光粉基質(zhì)中Ce3+至Tb3+有效的能量傳遞，研究了Ce3+到Tb3+的能量轉(zhuǎn)移機(jī)理。通過高溫固相反應(yīng)合成了CaLa4Si3O13∶Ce3+，Tb3+熒光粉。CLSO∶Tb3+熒光體中Ce3+的摻雜顯著增加了Tb3+離子的綠光發(fā)射。從敏化劑Ce3+到激活劑Tb3+發(fā)生了有效的能量轉(zhuǎn)移，能量轉(zhuǎn)移效率達(dá)到93％。根據(jù)Blasse和Dexter的理論，從Ce3+到T

7、b3+的能源轉(zhuǎn)移由偶極-偶極相互作用機(jī)制控制。與商業(yè)綠光熒光粉Ba2SiO4∶Eu2+相比，熒光粉具有良好的高溫穩(wěn)定性。
　　4.第4章介紹了Ba9Lu2Si6O24(縮寫為BLSO∶Eu2+)熒光粉的合成和表征。通過簡單增加BLSO熒光粉基質(zhì)中的Eu2+濃度，可以將BLSO熒光體的發(fā)射從深藍(lán)光(463nm)有效地調(diào)節(jié)到綠光(514nm)。根據(jù)Eu2+在BLSO熒光粉基質(zhì)中的占據(jù)討論了合成的熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜的紅移。通過在BL

8、SO熒光粉基質(zhì)中引入Sr2+和Ge4+，可以解決濃度猝滅引起的強(qiáng)度下降問題，進(jìn)而討論了室溫和高溫光致發(fā)光。
　　5.第5章報(bào)道了CaxBa9-xLu2Si6O24∶Eu2+/Mn2+(CBLSO∶Eu2+/Mn2+)固溶體及其各自的光致發(fā)光性質(zhì)的研究。我們通過固相反應(yīng)法在NH3氣氛下成功地合成了純CBLSO∶Eu2+/Mn2+熒光粉。XRD衍射圖證實(shí)了CaxBa(9-x)Lu2Si6O24的有效固溶。隨著CBLSO中Ca2+含量的