白光LEDs用多變硅酸鹽熒光粉制備及發(fā)光性能研究.pdf

1、固態(tài)照明是21世紀(jì)非常有前景的人造光源。目前固態(tài)照明主要是半導(dǎo)體照明,即發(fā)射白光的發(fā)光二極管——白光LEDs燈。然而,白光LEDs燈中仍存在許多有待解決的問題,比如白光 LEDs的光輸出耦合效率。因此,本課題的研究內(nèi)容主要是針對解決白光 LEDs光輸出效率問題進(jìn)行展開,研究了一鍋法、硝酸鹽-凝膠工藝制備復(fù)合堿土鋁硅酸鹽熒光粉,為解決白光LEDs器件中不同基質(zhì)熒光粉之間相互反應(yīng)、分散性和穩(wěn)定性等問題提供了技術(shù)路線。另外,采用水熱法制備的多

2、種新的微/納米結(jié)構(gòu)堿土硅酸鹽熒光粉很可能成為白光 LEDs用熒光粉中的新體系。
　　本文提出了一種新的合成思路用于制備白光 LEDs用復(fù)合發(fā)光材料。首先各組分以溶液法的方式變成單一、均勻的前驅(qū)體,然后在特定溫度熱處理時各組分在單一基質(zhì)中自發(fā)地完全分相,最終整合成復(fù)合發(fā)光材料。研究結(jié)果表明, Eu3+摻雜復(fù)合熒光粉SrAl2Si2O8/SrAlSi1/2O7/2,在380nm近紫外光激發(fā)下,單一基質(zhì)能夠同時發(fā)射紅色(～616nm)和

3、藍(lán)色(～440nm)兩種可見光。通過摻雜合適的稀土離子濃度或調(diào)節(jié)初始前驅(qū)體成分,能夠?qū)崿F(xiàn)紅色和藍(lán)色這兩種單色光發(fā)光強度的可控。
　　研究了熱處理工藝對復(fù)合熒光粉相轉(zhuǎn)變過程的影響。研究結(jié)果表明,前驅(qū)體從540到700℃范圍開始發(fā)生相轉(zhuǎn)變,在完全分成兩相前主要中間相有Sr2SiO4、Sr3Al2O6、SrAl2O4和六角SrAl2Si2O8。1300℃退火36h后,所有的氧化物全部轉(zhuǎn)化成單斜SrAl2Si2O8和四角SrAlSi1/2

4、O7/2。由于所形成的兩相是單一前驅(qū)體通過自發(fā)分相獲得,因此能夠保證基質(zhì)中兩相的均勻分布。
　　研究了Eu多重態(tài)結(jié)構(gòu)在復(fù)合熒光粉基質(zhì)中的變化。研究結(jié)果表明,在高溫空氣氛圍中Eu3+還原成Eu2+的反應(yīng)發(fā)生在SrAl2Si2O8晶格中,而在SrAlSi1/2O7/2晶格中沒有發(fā)生。換句話說,在高溫空氣氛圍中SrAl2Si2O8基質(zhì)比SrAlSi1/2O7/2更易于將Eu3+離子還原成Eu2+態(tài)。
　　本文提出了水熱法制備白光L

5、EDs用硅酸鹽類熒光粉材料中新的技術(shù)方案,即在水熱法制備硅酸鹽類熒光粉中采用有機堿源(比如二齒配合物,乙二胺)替換傳統(tǒng)的無機堿源(比如氫氧化鈉等)。研究結(jié)果表明,在相對低的溫度(180℃)能夠成功制備六角微八面體和棱柱狀空心微結(jié)構(gòu)的SrSiO3:Eu2+熒光粉和不同形貌Eu2+摻雜鋇硅酸鹽納米結(jié)構(gòu)。
　　研究了六角 SrSiO3:Eu2+微晶體的形成機制。研究結(jié)果表明,SrSiO3初始核首先擇優(yōu)地沉積在硅納米球的表面。SrSiO3

6、微八面體的生長機制主要是初始納米球聚集形成納米薄片,納米薄片沿[001]晶向擇優(yōu)生長的自組裝接合機制。而SrSiO3棱柱狀空心結(jié)構(gòu)的形成機制主要是關(guān)于具有“孿晶關(guān)系”的兩晶體間的粘著過程,其初始棱柱狀空心結(jié)構(gòu)的外殼來源于由納米球整合而成的空心微球。
　　研究了發(fā)射光譜中Eu2+離子發(fā)射峰的不對稱性。研究結(jié)果表明,在SrSiO3中Sr原子占據(jù)三個不同的位置,Eu2+離子可能占據(jù)SrSiO3晶格中不同類型的位置,從而形成相應(yīng)的多個發(fā)射

7、中心?；蛘呙恳粋€Sr原子周圍存在八個氧原子配位,可看成是[SrO8]原子群,這些[SrO8]原子群存在輕微的扭曲。Eu2+離子周圍扭曲的局域環(huán)境影響了Eu2+離子d軌道的劈裂能,導(dǎo)致從不同能級產(chǎn)生的發(fā)射峰發(fā)生疊加,最終形成寬大的發(fā)射峰。
　　研究了陽離子Ba:Si的摩爾比對產(chǎn)物形貌的影響。研究結(jié)果表明,鋇硅酸鹽納米晶體的生長速率很大程度上由鋇離子和硅酸根離子的濃度控制。通過改變?nèi)芤褐蠦a:Si摩爾比,獲得刺猬狀、球形狀、帶孔的不規(guī)