白光LED用YAG∶Ce3+荧光粉的温度猝灭性质

荧光粉的温度猝灭性质是影响白光LED的光效、光色参数和可靠性的关键因素之一。研究了不同激活剂浓度,不同元素掺杂的Y3-xCexAl5O12(YAG∶Ce3 )荧光粉在460nm光激发下的变温亮度和发射光谱。结果表明温度显著影响YAG∶Ce3 荧光粉的发光性能,随着温度的升高,发光强度下降,同时发射光谱红移。Ce含量为0.07(原子数分数)的YAG∶Ce3 荧光粉,150℃下亮度值约为室温时的89%,200℃时的发射光谱相对室温的红移了约10nm。Ce含量的改变对YAG∶Ce3 荧光粉的热猝灭性质影响较小。Lu的掺杂使YAG∶Ce3 荧光粉的发射波长蓝移,同时会显著改善荧光粉的热猝灭性能。Gd的掺杂使荧光粉的发射波长红移,同时也会导致热猝灭性能的劣化。     

用于白光LED的Y_(3-x-y)Pr_xGd_yAl_5O_(12):Ce~(3+)荧光粉发光特性研究

以稀土氧化物为原料,采用高温固相法,分别合成了钆、镨、以及钆镨共掺杂的YAG…Ce荧光粉。用荧光分光光度计对这几种荧光粉的激发光谱和发射光谱进行测试。结果表明,这几种荧光粉可以被蓝光(455~470 nm)有效激发;掺杂不同浓度的Gd3+可以使YAG…(Ce,Gd)荧光粉发射光谱的中心波长向红光波段产生不同程度红移;YAG…(Ce,Pr)荧光粉发射光谱新增610 nm处发射峰;YAG…(Ce,Pr,Gd)荧光粉的发射光谱不仅新增610nm处的红峰而且有红移现象,这有效弥补了传统白光LED光谱中红光成份不足这一缺陷,对白光LED在高显色性要求领域的应用有重大的意义。     

YAG∶Ce3＋荧光粉的高温固相合成及发光研究

采用高温固相法合成YAG∶Ce3＋发光材料。用正交试验法设计实验,确定Ce3＋掺杂量、焙烧温度、焙烧时间的最佳条件。研究结果发现：（1）荧光粉发光强度的影响因素排列顺序是：焙烧温度＞焙烧时间＞Ce离子掺杂量。其中焙烧温度的影响最为关键,其次是焙烧时间的影响,而Ce离子掺杂量的影响较小。（2）用高温固相法制备YAG∶Ce3＋荧光粉的最佳工艺参数为：焙烧温度1600℃,Ce离子掺杂量0.10 mol ,焙烧时间4 h ,即 A5 B5 C3组合。依此条件,合成的荧光粉发光最好。另一个最优组合是：焙烧温度1600℃,Ce离子掺杂量0.08 mol ,焙烧时间4 h ,即A5 B4 C3组合。依此条件,合成的荧光粉发光也很好,但稍弱于A5B5C3组合。对合成YAG∶Ce3＋发光材料的激发（343和467 nm）、发射（529 nm）光谱的峰形变化及跃迁性质进行了深入分析及指认。     

PbO对YAG∶Ce3+发光性能的影响

在YAG∶Ce3+荧光粉中加入黄色PbO,得到YAG∶Ce3+,Pb2+荧光粉。比较了PbO掺入前后荧光粉的发射光谱,结果表明:PbO的加入可以使Ce3+的黄光发射发生红移,增加了光谱的红光成分;同时,Ce3+的发射强度也有所增加,形貌表明PbO可能起助熔作用,在PbO的含量为5%时,强度增加10%。比较YAG∶Ce3+,Pb2+和YAG∶Ce3+的温度特性曲线,证明YAG∶Ce3+,Pb2+荧光粉的温度特性好于YAG∶Ce3+荧光粉。     

白光LED用新型Ce,Pr掺杂的YAG单晶荧光材料的光谱性能研究

为了改善白光LED用荧光材料效率低、均匀性差、光衰大、寿命短及物化性能差等不足,本文采用单晶荧光材料取代荧光粉来制备白光LED,并对白光LED用新型YAG单晶荧光材料的制备和光谱性能进行了研究.采用提拉法生长了白光LED用Ce∶YAG及Pr,Ce∶YAG晶体,并通过吸收光谱,激发、发射光谱对晶体材料的光谱特性进行表征.研究表明,Ce∶YAG单晶荧光材料可以被发射波长460 nm左右的蓝光芯片有效激发,产生一个范围为480~650 nm宽峰发射.通过Pr3+,Ce3+离子共掺杂可以有效补偿Ce3+离子单掺杂YAG荧光材料发光中的红色发光成分.     

纳米YAG∶Ce3+, Mn+(Mn+=Ca2+, Gd3+)荧光粉的结构与发光性能

当前商用白光LED器件中YAG∶Ce3+荧光粉的单一黄光发射,导致其缺乏红光限制了器件的应用和发展,在YAG∶Ce3+中掺杂其他离子是解决该问题的有效途径之一。采用溶胶凝胶法制备了系列单掺Ce3+,Ca2+和Gd3+的YAG纳米荧光粉。研究了离子掺杂量对荧光粉的物相、结构、形貌、粒度、发光性能及量子效率的影响,分析了发光机理。结果表明：制备的纳米荧光粉粒径为100～200 nm。Ce3+和Gd3+掺杂时均得到YAG纯相,但晶体结构膨胀,晶面衍射峰向小角度方向移动。样品结晶度随Ce3+和Ca2+(<0.025 mol)掺杂量增大变化不明显,随Gd3+则呈现逐步降低趋势。三种离子掺杂量增大时,Ce3+的晶格能上升,5d能级晶体场劈裂加剧;Gd系列荧光粉激发和发射光谱随掺杂量的增大发生红移,Ce和Ca系列则因掺杂量小表现不明显。荧光粉发光强度随Ce3+掺杂量上升先增大后减小,最佳掺杂量为0.06 mol;随Gd3+掺杂量增加逐步降低;随Ca2+掺杂量增大则急剧下降,0.03 mol掺杂量时荧光强度几乎为零,YAG晶体结构破坏,生成YAM和YAP相。研究的开展,将对后续纳米YAG荧光粉及其相关功能材料的进一步开发使用提供一定的理论依据和实践参考。     

亚微米级Ca_(2.40)Lu_(0.54)ScMgSi_3O_(12):0.06Ce~(3+)荧光粉的溶胶燃烧法合成与表征

用溶胶燃烧法在1 200℃制备了亚微米级Ca2.40Lu0.54ScMgSi3O12∶0.06Ce3+荧光粉,并对其进行了物相结构、形貌、光致发光性质和热猝灭性质的表征。与传统高温固相法制备的样品相比,溶胶燃烧法不但降低了制备温度,而且制备的Ca2.40Lu0.54ScMgSi3O12∶0.06Ce3+荧光粉的形貌也有所改善。发光性质测试结果表明,亚微米级Ca2.40Lu0.54ScMgSi3O12∶0.06Ce3+荧光粉的发光峰值相比于高温固相法样品有约10 nm的红移,而且样品的热猝灭性质也优于高温固相法样品。     

一种新型红色荧光粉CaAl12O19∶Eu,Mn的制备及发光性能

固相法制备了碱土金属铝酸盐荧光粉CaAl12O19∶Eu,Mn,测试了样品的XRD及激发与发射光谱,对样品的结构及其发光性能进行了分析,并且考察了灼烧温度及Eu^3＋的浓度对样品发光性能的影响,对Eu^3＋的作用机理进行了探讨。该荧光粉能被波长短于550nm的蓝绿光以及紫外和近紫外光激发,其发射光谱峰值在590,615,645,657nm,其中前两个为Eu^3＋的特征发射,后两个为Mn4＋的2E-4A2跃迁发射。该荧光粉的最佳烧结温度与时间分别为1550℃和4h,Eu^3＋的最佳掺杂摩尔分数为0.11%左右。     

Dy3+和Ce3+共掺Y3Al5O12荧光粉的制备及发光性质

用高温固相法制备了YAG:5%Dy^3+以及(Ce 0.01 Dy y Y 0.99-y)3A15O12(y=0%,1%,3%,5%,7%,9%)荧光粉。XRD结果表明,NH 4Cl、LiCl、H3BO3三种助熔剂比较,添加H3BO3可有效降低YAG晶体的结晶温度,有效阻止中间相YAlO 3的形成。H3BO3做助熔剂在1450℃煅烧6 h制备的Dy^3+和Ce^3+掺杂Y 3Al 5O 12荧光粉具有单一YAG立方相结构,且随Dy^3+掺杂浓度增加,(420)衍射峰逐渐向小角度偏移。在583 nm监测下;与单掺1%Ce^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在342 nm处的吸收均减弱;与单掺5%Dy^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在351 nm处的吸收明显增强。351 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Ce^3+在526 nm处的发射强度逐渐减小,而在583 nm处的发射强度先增加后减弱,这说明351 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中存在Ce^3+向Dy^3+的部分能量传递。465 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺杂样品中只出现Ce^3+的发射峰,且随Dy^3+浓度增加,Ce^3+发光减弱。当Dy^3+离子浓度为3%时,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Dy^3+相对光强达到最大,此时Ce^3+→Dy^3+能量传递效率为15.7%。405 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,合成粉体中Ce^3+的寿命逐渐减小。经计算,Ce^3+→Dy^3+能量传递临界距离为3.464 nm,为电四极-电四极相互作用的共振能量传递。     

白光LED用碱土金属硅酸盐荧光粉的光谱性质

采用固相法合成了A:(SrBa)3SiO5:0.024Ce3 ,0.024Li ;B:Sr2.73M0.2SiO5:0.07Eu2 (M=Ba,Mg,Ca);C:(SrBa)3SiO5:xEu2 三个系列的硅酸盐荧光粉。测量了它们的激发光谱和发射光谱。Ce3 激活的硅酸盐荧光粉(A系列)有351,418nm两个激发峰,418nm这个峰较强。随着Ba离子含量的增加,发射光谱峰值波长出现了红移。因此,改变Ba离子的含量,可以改变荧光粉的发射峰值波长,进而调整白光LED的色坐标和显色指数等指标。Eu2 激活的硅酸盐荧光粉(B,C系列)激发光谱是从350～450nm的宽带激发。Ce3 激活的荧光粉发射峰波长要比Eu2 激活的短,在540～555nm左右,而Eu2 激活的发射峰波长在570～583nm范围。在Sr2.73M0.2SiO5:0.07Eu2 系列(B)中,M取Ba时效果较好。在(SrBa)3SiO5:xEu2 系列(C)中,x取不同值发射光谱的峰值波长和半峰全宽有所变化,但是变化的规律不是很明显。用这两种元素作为激活剂的硅酸盐荧光粉均比较适合用于近紫外、紫外和蓝光芯片封装白光LED。在Sr3SiO5:Ce3 ,Li 和Sr3SiO5:Eu2 中掺入Ba可以使发射峰红移。     

Tb3Al5O12：Ce^3＋发光粉的微波辅助合成和性能表征

采用微波辅助合成一高温热处理制备了铈掺杂铽铝石榴石（Tb3Al5O12：Ce^3＋,简称TAG：Ce）发光粉。用XRD、SEM、激发和发射光谱等对粉末的晶型、形貌以及发光性能进行了表征。结果表明,发光粉晶粒清晰、表面光滑,粒径在2μm以下。TAG：Ce的激发光谱主激发峰在467nm,330nm左右存在次激发峰,375nm附近存在两个强度较弱的峰;发射光谱峰值波长为550nm,与传统固相法制备的TAG：Ce基本一致。与传统高温固相反应法相比,此方法具有高效、节能、环保等优点。通过分析反应历程,证明了Tb2O3-Al2O3系统中Al离子的分扩散系数大于Tb离子的。     

白光LED用红色发射荧光粉YVO_4:Ce~(3+)(Gd~(3+))的制备与表征

用高温固相反应法制备了稀土离子Ce3+、Gd3+双掺杂的YVO4发光材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发以及发射光谱等测试手段对YVO4:Ce3+(Gd3+)荧光粉的制备条件、发光性能以及表面形貌进行了研究。XRD结果表明,在1100℃恒温5 h可得到Ce3+(Gd3+):YVO4纯相。SEM结果显示颗粒基本为球形,粒径约为300~500 nm。激发光谱测试表明,Ce3+(Gd3+):YVO4荧光粉在近紫外光区(232 nm)和蓝光区(424 nm)可以被有效地激发,用424 nm的蓝光激发样品时,Ce3+(Gd3+):YVO4荧光粉在611 nm和659 nm处的发光强度最大;因此,这种荧光粉可以作为组合型白光LED的红色发射荧光粉的候选材料。     

稀土离子Ce,Tb掺杂硼磷酸锶荧光粉的发光性质

采用高温固相法合成了2SrO.0.84P2O5.0.16B2O3:RE3 (RE=Ce,Tb)荧光粉,研究了其中Ce3 ,Tb3 的光谱性质,以及Ce3 与Tb3 共掺杂时的能量传递现象。发现Ce3 在232,296nm处有两个激发带,发射光谱中也有两个峰,且两者重叠严重,用高斯分峰拟合得到曲线峰值分别为325,344nm,这两个发射峰可能来自于两个不同的发光中心的发射。Tb3 的激发光谱中以370nm的激发峰最强,发射光谱中同时观测到来自5D3和5D4的发射,表明在此体系中能级5D3和5D4间的无辐射跃迁过程不显著。Ce3 和Tb3 在此基质中的共掺杂存在Ce3 到Tb3 的有效能量传递。     

蓝色荧光粉光谱特征对FED性能影响的色度学模拟计算

场发射显示器(field emissive display,FED)是一种新近发展起来的低压阴极射线平板显示器。Y2SiO5：Ce被筛选为这种显示器的蓝色荧光材料。然而该荧光粉发射光谱的峰值波长在410nm,处于人眼的不敏感区。由此提出：如果通过调整材料的组成,使该荧光粉的发射波长向长波移动,这样对荧光粉本身的颜色和光效有何影响?进而对由该材料涂制的FED显示屏的总光效和显色性能有何影响?采用色度学模拟计算的方法回答上述问题;计算中,蓝粉的光谱用高斯函数模拟。结果表明：发光峰带宽的增加和发光峰的红移都使蓝粉本身的光效提高;然而,为使FED同时具有高的光效和大的显色区域,蓝色荧光粉的发射峰最好位于420～460nm之间,并且窄的发光峰对显示屏性能有利。这一结果实际上对其他彩色显示屏也是适用的。     

Pr3+或Sm3+掺杂YAG:Ce的发光特性及其荧光寿命

研究了Pr3 ,Sm3 掺杂对YAG:Ce发射光谱及其荧光寿命的影响.观察到当掺杂Pr3 时,在609 nm处出现Pr3 的发射峰,而掺杂Sm3 时,在616 nm处呈现Sm3 的发射峰.掺杂Pr3 或Sm3 增加红光区的发射峰将有利于提高YAG:Ce荧光粉的显色性.实验中测定了(Y0.95Sm0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.95Pr0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.96Ce0.04)3Al5O12的荧光寿命(τ),观察到在YAG:Ce中掺入Pr3 或Sm3 使Ce3 的荧光寿命减小.实验结果表明,少量掺杂Pr3 或Sm3 并未引起基质的结构的变化.     

Pr^3＋或Sm^3＋掺杂YAG∶Ce的发光特性及其荧光寿命

研究了Pr3 ,Sm3 掺杂对YAG∶Ce发射光谱及其荧光寿命的影响。观察到当掺杂Pr3 时,在609nm处出现Pr3 的发射峰,而掺杂Sm3 时,在616nm处呈现Sm3 的发射峰。掺杂Pr3 或Sm3 增加红光区的发射峰将有利于提高YAG∶Ce荧光粉的显色性。实验中测定了(Y0.95Sm0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.95Pr0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.96Ce0.04)3Al5O12的荧光寿命(τ),观察到在YAG∶Ce中掺入Pr3 或Sm3 使Ce3 的荧光寿命减小。实验结果表明,少量掺杂Pr3 或Sm3 并未引起基质的结构的变化。     

钒磷酸钇铕PDP用荧光粉的合成及其发光特性研究

采用共沉淀法成功合成了Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉,并利用SEM、变温紫外激光激发及真空紫外激发下的发射光谱对所合成粉体的表面形貌及发光性能进行了表征。试验结果表明,与高温固相合成法相比,共沉淀法合成的Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉的颗粒形貌好,发光强度明显提高;在325nm激光激发下,低温时存在基质VO4^3-的蓝色宽带发射,随着温度升高,VO4^3-吸收的激发能量逐渐传递给Eu^3＋,使其发光逐渐增强,当温度高于临界点时,Eu^3＋发射出现温度猝灭;Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉发射主峰位于619nm,色纯度好,且发光亮度与彩色PDP用商品红粉（Y,Gd）BQ：Eu^3＋相当。     

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe~(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce~(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce~(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce~(3+)优先取代Sr~(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce~(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce~(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce~(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。     

Eu3+激活K2CaP2O7荧光粉的制备和发光性质

采用高温固相法制备了系列不同浓度Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇红色荧光粉。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱和荧光寿命曲线等手段对荧光粉的物相结构、形貌以及发光性质进行了研究。结果表明所制备的荧光粉均属于单斜结构,Eu³⁺离子掺杂没有引起晶体结构明显变化,荧光粉形貌不规则,颗粒为微米量级且部分发生团聚。在393 nm紫外光激发下,荧光粉显示出红光发射,最强发射峰位于613 nm。Eu³⁺离子掺杂浓度对发光强度有显著影响,最佳掺杂摩尔分数为0.08,由此计算能量传递临界距离为1.61 nm。荧光寿命受掺杂浓度影响较小,当Eu³⁺掺杂摩尔分数为0.005~0.10时,荧光寿命在2.45~2.58 ms范围内。变温发射光谱显示,测试温度为150℃时,荧光粉的发光强度为室温的73%。研究表明,Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇是性能较好的红色荧光粉。     

共沉淀法合成Sm3+掺杂的Sr2CeO4的荧光光谱

以（NH4）2C2O4为沉淀剂，用Sr，Ce和Sm的硝酸盐为反应物，制备了Sr2CeO4：Sm的前驱体。将此前驱体烧结后，得到了Sm掺杂的Sr2CeO4白色荧光材料。其荧光光谱强度与烧结温度和Sm^3＋的掺杂浓度密切相关，当烧结温度为1050℃以及Sm^3＋的掺杂浓度为1mol％时，峰值为470nm的宽带以及Sm^3＋在608和654nm的线谱发射最强。同直接在高温固相反应下得到的样品进行比较，其发射光谱强度大大提高。