广色域背光源用绿色荧光粉β-SiAlON:Eu~(2+)的研究进展

白光LED已经广泛应用于LCD背光显示领域,然而,如何实现更广色域的显示,成为目前新的问题与研究热点。由于液晶背光源通常都使用滤光片,以期获得更广的色域范围和发光效率,因此若能使绿光荧光粉产生窄带发射,则可显著扩大背光源的色域面积。通过采用"蓝光LED芯片+β-SiAlON:Eu~(2+)(λem=525nm;FWHM~50nm)绿色荧光粉+K_2SiF_6:Mn~(4+)红色荧光粉"的封装方案能够实现目前基于荧光粉技术的最大色域面积。对于β-SiAlON:Eu~(2+)荧光粉而言,仍然对其发光性质缺乏清晰的认识。本文简要地总结了近年来β-SiAlON:Eu~(2+)绿色荧光粉的研究进展,分析其结构与光谱之间的关系,以期为能够实现更窄谱带、更高发光效率的β-SiAlON:Eu~(2+)绿色荧光粉提供思路,最终实现更广色域显示的目的。     

白光LED用荧光粉的研究进展

综述了国内外白光LED用荧光粉的研究进展.根据目前LED实现白光的两种主流方式:蓝光LED芯片+黄色荧光粉(或+绿色/红色荧光粉)和近紫光LED芯片+红/绿/蓝三基色荧光粉,重点介绍了蓝光芯片激发的黄色,绿色和红色荧光粉以及紫光芯片激发的红色,绿色和蓝色荧光粉.文中并给出了部分具有代表性的荧光粉的激发和发射光谱图.归纳了各种基质材料用于荧光粉的优缺点,对该领域存在的问题及其发展趋势作出了分析和展望.     

白光LED用Ca_2SiO_4:Ce~(3+)/Eu~(2+)荧光粉的合成及发光特性

采用高温固相法合成了蓝色Ca_2SiO_4:Ce~(3+)以及蓝绿双色Ca_2SiO_4:Ce~(3+),Eu~(2+)荧光粉,通过粉末X射线衍射(XRD)和荧光光谱对其结构和光学性能进行了研究。确定了Ce~(3+)离子的最佳掺杂浓度、浓度猝灭机制、格位分布及热稳定性,并探讨了Ce~(3+)→Eu~(2+)的能量传递过程和能量传递效率。结果表明,此荧光粉在近紫外波段有强的宽带吸收,可以被InGaN芯片产生的紫外光有效激发;其发光颜色可以从蓝(429nm)到绿(505 nm)实现可调,作为蓝色和绿色荧光粉用于白光LED器件中。     

白光LED用SrAl_2Si_2O_8∶Eu~(2+)荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了SrAl2Si2O8∶Eu2+系列荧光粉,研究了灼烧温度以及助熔剂硼酸浓度和激活剂Eu2+离子浓度对发光性能的影响,研究了SrAl2Si2O8的微结构。结果表明,以3.0wt%H3BO3为助熔剂,在1250℃灼烧3h可制备发光性能优良的SrAl2Si2O8∶Eu2+荧光粉,Eu2+离子的最佳掺杂浓度为2.5mol%,Eu2+离子浓度过大时的浓度猝灭是由电偶极-电四极之间的相互作用引起的。SrAl2Si2O8∶Eu2+的激发和发射光谱均为宽带谱,在280～380nm光的激发下,可发射峰值波长位于429nm的蓝色光。     

白光LED用红色荧光粉CaWO_4:Eu~(3+),Li~+,Bi~(3+)的制备与表征

采用预先球磨、再二次热处理的高温固相合成法,制备了一系列白光LED用红色荧光粉CaWO4:Eu3+,L i+,B i3+,利用XRD,SEM和荧光光谱测试对其进行表征。XRD分析表明,所合成的样品为单一的四方晶系CaWO4,Eu3+,L i+,B i3+离子的先后掺杂使基质的部分衍射峰峰位向小角度移动;SEM照片显示,经过预先球磨制备的样品颗粒比较均一,尺寸约为0.5~3μm范围,结晶性好;荧光光谱测试发现这一系列荧光粉不仅可以被紫外光(254 nm)激发,还能被近紫外光(393 nm)和蓝光(465 nm)有效激发,其主发射峰值位于616 nm(Eu3+离子的5D0→7F2跃迁)的红光;另外详细研究了预先球磨的效果、加入H3BO3做助熔剂的质量分数以及Eu3+,L i+,B i3+离子单掺或多掺时的浓度对该体系荧光粉发光特性的影响。     

超细Eu~(2+)掺杂β-Sialon荧光粉的合成及表征

以SiO2,A lC l3.6H2O,Eu(NO3)3、氨水为原料,用溶胶凝胶法制备了前驱物通过碳热还原氮化法(CRN)获得了Eu2+掺杂S i3A l3O3N5(β-S ialon)荧光发光材料。应用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计研究了Eu2+掺杂S i3A l3O3N5(-βS ialon)荧光粉物相、形貌及发光性能。在0.45 L.m in-1N2流条件下1380℃保温6 h得到较纯棒状形貌的S i3A l3O3N5(β-S ialon)相。Eu2+掺杂S i3A l3O3N5(β-S ialon)在紫外光部分具有强烈的吸收,其激发光谱的峰值波长为~280 nm,发射光谱的峰值波长为~419 nm,其对应于Eu2+离子4 f65d→4 f7跃迁。     

快速合成宽带激发、窄带发射白光LED用Li_2CaSiO_4∶Eu~(2+)蓝-绿荧光粉

采用微波辅助法合成了蓝-绿色荧光粉Li2CaSiO4∶Eu2+,该荧光粉能很好的与紫外光及蓝光LED匹配。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和激发-发射光谱(PLE/PL)对样品进行了表征。X射线衍射数据与标准卡片PDF#27-290很好吻合。扫描电镜测试表明样品粒径在2~5μm。在紫外光和蓝光激发下,Li2CaSiO4∶1%Eu2+发射主峰位于478 nm,对应于Eu2+的t2g→8S7/2电子跃迁,半高峰宽31 nm。样品发光性能与Eu2+掺杂浓度有关,且Eu2+的最佳掺杂浓度为1%。合成的样品色坐标为(0.09,0.24),可作为白光LED用蓝-绿色荧光材料。     

白光LED用Sr_(0.955)Al_2Si_(2-x)Ti_xO_8∶Eu~(2+)荧光粉的晶体结构和光谱特性

由高温固相反应制得Sr0.955Al2Si2-xTixO8∶Eu2+(x=0~1.0)系列试样,研究了Ti4+置换Si4+对其晶体结构和光谱特性的影响。Ti4+以类质同相替代Si4+进入基质晶格中,形成了连续固溶体,其晶胞参数a,b,c,β和晶胞体积V随Ti4+置换量呈线性递增。Ti4+置换Si4+对晶胞参数c的影响显著,b其次,a最小。荧光激发谱为宽带,位于230~400nm,由267nm、305nm、350nm和375nm4个峰拟合成,表观峰值位于351nm;随着Ti4+置换量的增加,半高宽(FWHM)从105nm减小到93nm。发射光谱位于380~600nm,表观峰值位于407nm,可由406nm和441nm两峰拟合而成并且随Ti4+置换量增加线性红移,Ti4+进入晶格对长波长发射中心影响较少;Ti4+置换量为1.0时,表观发射峰位从407nm红移至417nm;利用试样荧光光谱和VanUitert经验公式,得出SrAl2Si2O8∶Eu2+中Sr2+的配位数为9。随着Ti4+置换量Si4+进入基质晶格,造成Eu-O距离变小,使得Eu2+所处的晶体场强度增强,发光中心Eu2+的5d能级分裂增大,造成Eu2+最低发射能级重心下移,两拟合谱峰峰位均呈线性红移。     

β-SiAlON∶Eu~(2+)蓝色荧光粉的合成及光谱性能

以Si,SiO2,AlN和Eu2O3为原料,采用金属热还原法合成了β-SiAlON:Eu2+蓝色荧光粉.利用X射线衍射分析研究了煅烧温度对β-SiAlON:Eu2+组成的影响;通过荧光分光光度计分析了荧光光谱特性.实验结果表明,β-SiAlON:Eu2+发光材料的激发光谱在290和325nm处存在2条宽带,发射光谱位于～485nm处,半峰宽为75nm,来自Eu2+的5d-4f跃迁,激活剂临界浓度为8%(摩尔分数).机理分析表明,Eu2+-Eu2+之间出现能量传递,能量传递的临界距离为1.44nm;Eu2+占据β-SiAlON晶体中[001]方向管状通道中的空位.     

白光LED用氮(氧)化合物荧光粉

本文综合评述了近年来氮(氧)化合物荧光粉的制备方法、发光性质、机理及其在白光LED中的应用情况。这类荧光粉因其结构的多样性和电子云扩大效应的影响,一般在紫外-蓝光区具有高的吸收效率,并且随着基质和激活离子的改变,发射光谱可覆盖整个可见光区域,因此它们适用于荧光粉转换型白光LED。利用氮(氧)化合物封装的白光LED具有高的发光效率、色坐标稳定性、显色指数和可调节的色温,进一步显示它们将是一类在白光LED上非常适用的材料。最后本文指出了氮(氧)化合物荧光粉研究中尚未解决的问题。     

白光LED用Eu掺杂红色荧光粉

白光LED因亮度高、体积小、寿命长、高效节能、绿色环保等优点而引起人们的广泛关注,但是目前大部分白光LED用荧光粉的不足之处在于其发光效率较低,显色指数较差,色温较高,成本较高等等。红色荧光粉可明显改善白光LED的色温和显色指数,因此红色荧光粉在调制白光LED和改善其显色指数方面具有至关重要的作用。近年来红色荧光粉得到了深入研究,并有不少文献报道了新型的红色荧光粉。本文介绍了Eu³⁺掺杂的线状红光发射荧光粉、Eu²⁺掺杂的带状红光发射荧光粉并着重介绍了Eu²⁺掺杂的新型窄带红光发射荧光粉,以及目前Eu掺杂红色荧光粉发展的不足及其改善方法。     

白光LED用Eu掺杂红色荧光粉

白光LED因亮度高、体积小、寿命长、高效节能、绿色环保等优点而引起人们的广泛关注,但是目前大部分白光LED用荧光粉的不足之处在于其发光效率较低,显色指数较差,色温较高,成本较高等等。红色荧光粉可明显改善白光LED的色温和显色指数,因此红色荧光粉在调制白光LED和改善其显色指数方面具有至关重要的作用。近年来红色荧光粉得到了深入研究,并有不少文献报道了新型的红色荧光粉。本文介绍了Eu~(3+)掺杂的线状红光发射荧光粉、Eu~(2+)掺杂的带状红光发射荧光粉并着重介绍了Eu~(2+)掺杂的新型窄带红光发射荧光粉,以及目前Eu掺杂红色荧光粉发展的不足及其改善方法。     

一种黄绿光LED用荧光粉:Ga_2S_3∶Eu~(2 )

用GaN基发光二极管(light-emitting diode,LED)与稀土发光材料组成的固体照明光源具有节能、寿命长、光效高、工作电压低、耗电量小、体积小、可平面封装、易于开发轻薄型产品等特点,被认为是21世纪的光源;另外,LED光源本身不含汞、     

Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射性能

采用高温固相烧结法制备了系列Dy单掺杂、Eu,Dy共掺杂和Sr,Eu,Dy共掺杂的Y_2O_3纳米荧光粉.借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的晶体结构和形貌,优化了工艺过程和参数.系统测试了稀土掺杂Y_2O_3荧光粉的激发光谱和发射光谱.在330 nm光激发下,研究了Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射特性,并通过调节Eu,Dy掺杂浓度,获得了CIE为(0.32,0.33)和色温为6100 K的强白光发射.进一步讨论了Sr~(2+)离子对Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉白光特性的影响.结果表明,Sr~(2+)的掺入可明显改善Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射.     

KCaF_3∶Eu~(2+)中Eu~(2+)的发射中心

KCaF_3基质中Eu~(2+)的发射中心与制备条件密切相关,实验发现,KCaF_3:Eu~(2+)表现出两个不同的d→跃迁发射带。讨论了两个发射带的起因、相互关联及与掺杂浓度的关系。探讨了Eu~(2+)→Eu~(3+)价态转换过程。     

多晶β″-Al_2O_3:Eu~(2+)的发光光谱

用离子交换法制备了碱金属M~+(M~+=Li~+、Na~+、K~+)或碱土金属M~(2+)(M=Ca~(2+))与稀土离子Eu~(2+)混合的β″-Al_2O_3片状陶瓷。性能测定表明,它们为在中温区具有Eu~(2+)快离子导电性;在紫外光激发下,发射较强绿光的多功能材料。光谱分析表明,在β″-Al_2O_3中Eu~(2+)可以占据两种位置形成两种发光中心EuⅠ和EuⅡ,其形成情况由M~+、M~(2+)与Eu~(2+)的特性共同决定,还与离子交换是否平衡有关。Eu~(2+)的最大发射波长受M~+或M~(2+)的电负性以及β″-Al_2O_3中间层的厚度影响。     

Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的研究进展与应用

具有窄带发射的无机发光材料既可协同提升照明器件的显色指数和流明效率(如窄带红色发光材料),也可增大液晶显示器件的色域(如窄带蓝色、绿色和红色发光材料),在照明和显示用发光二极管(light-emitting diodes, LED)器件中具有重要的应用前景。其中稀土发光材料中常用的Eu~(2+)和Ce~(3+)离子具有4f-5d跃迁,但由于晶体场效应而呈现不同程度的峰展宽效应,迄今为止,人们发现的Eu~(2+)和Ce~(3+)掺杂的窄带发射发光材料基质体系十分有限,特别是Eu~(2+)掺杂的新型窄带荧光粉研究是一项重要挑战。近年来,人们首先在Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基氮化物窄带荧光粉研究中取得了重要进展,发现了一系列具有潜在应用前景的窄带氮化物红光发射材料。而最近,本课题组在Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉研究领域获得了突破,基于此,概述了Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的研究进展与应用,指出了UCr_4C_4基氮化物与硅酸盐的结构演变特征,并由此总结了几类UCr_4C_4基窄带硅酸盐化合物的结构特点和Eu~(2+)掺杂荧光粉的发光特性,进一步地对Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的应用进行了介绍,指出了当前在调控其光色和提升其化学稳定性所面临的挑战和所做的一些有意义的尝试。最后对Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基氧化物窄带荧光粉的未来发展进行了展望。     

Ba_2YAlO_5:Eu~(3+)红色荧光粉的制备及其发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ba_2YAlO_5:Eu~(3+)红色荧光粉,通过XRD,SEM,荧光光谱分别对样品的结构、形貌以及发光性能进行了表征,讨论了Eu~(3+)掺杂浓度、煅烧温度、Bi~(3+)掺杂对样品发光性能的影响。结果表明:实验所得样品主晶相为Ba_2YAlO_5。颗粒形貌不规则,粒径大小为2~10μm。合成的荧光粉在260 nm紫外光激发下发出明亮的红光,最佳Eu~(3+)掺杂量为8%(摩尔分数),最佳煅烧温度为1250℃。掺杂Bi~(3+)后,样品的结构没有改变,但激发光谱发生了变化,在300~375 nm处出现激发峰,对应于Bi~(3+)的1S0→3P1跃迁。随着Bi~(3+)掺杂浓度的增加,在333 nm激发下,发光强度先增加后减弱,存在Bi~(3+)→Eu~(3+)的能量传递过程。     

Li_2SrSiO_4:Eu~(2+),Nd~(3+)中Eu~(2+)和Nd~(3+)的光谱性质和能量传递

在还原气氛下采用高温固相法制备了Li2SrSiO4:Eu2+,Nd3+发光材料,测量了它们的可见和近红外激发光谱和发射光谱及Eu2+的荧光寿命,研究了Eu2+和Nd3+掺入对其发光性质的影响。结果表明,当Eu2+的浓度为0.01,Nd3+的浓度为0.05时,样品的近红外发光强度最强;Eu2+的发射光谱和Nd3+激发光谱之间的光谱交叠范围较大,Eu2+和Nd3+之间存在着高效无辐射能量传递,能量传递效率约为55.7%,Eu2+的掺入可显著地敏化Nd3+的近红外发光。