光致稀土發(fā)光材料的研究2

光致稀土發(fā)光材料的研究白光LED用紅色熒光粉的研究LED簡介及優(yōu)點用LED光源取代耗電的白熾燈，然后逐步向整個照明市場進軍，將節(jié)約大量的電能。白光LED體積小，易開發(fā)成輕薄小巧產(chǎn)品，可進行平面封裝，制成的器件反應速度快、發(fā)熱量低、耗電量小、壽命長、能效高、符合環(huán)保要求，這些優(yōu)點必將使其成為超越白熾燈、熒光燈和HID燈的“第4代照明光源”，應用前景十分廣闊。白光ＬＥＤ的制備形式主要有兩種：第一種是將紅、綠、藍三種ＬＥＤ組合產(chǎn)生白光；第二種是用ＬＥＤ激發(fā)其它發(fā)光材料混合形成白光，即用藍光ＬＥＤ配合發(fā)黃光的熒光粉和紅色熒光粉，或者用藍光ＬＥＤ配合發(fā)綠色光和發(fā)紅色光的熒光粉，或者用紫光或紫外ＬＥＤ去激發(fā)紅、綠、藍三種熒光粉等。第二種方法較為典型，其中紅色熒光粉在調(diào)制白光的色溫及改善其顯色性等方面起著重要作用。人們一直力圖尋找新的基質(zhì)，開發(fā)新組成的紅色熒光粉，同時也在不斷對現(xiàn)有紅色熒光粉的合成方法等各方面進行改進。下面就一些可用于白光ＬＥＤ的紫光、紫外光及藍光激發(fā)的紅色熒光粉的物質(zhì)組成、合成方法及光譜特點等作介紹。Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ紅色熒光粉紅色熒光粉Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ是一種微紅色晶體，屬六方晶系，不溶于水，化學性質(zhì)穩(wěn)定。通過對其光致發(fā)光性能的研究，發(fā)現(xiàn)這種熒光粉在紫外輻照下能得到有效激發(fā)，其發(fā)射主峰在６２６ｎｍ附近。監(jiān)控波長為６２６ｎｍ時，激發(fā)光譜最強峰位于３３０ｎｍ附近，在２８０～３７５ｎｍ范圍內(nèi)激發(fā)強度較高，該熒光粉可匹配發(fā)光光譜主峰在３７５ｎｍ以下的紫光ＬＥＤ晶片。蘭州大學物理科學與技術學院的王志龍等學者研究了Ｅｕ３＋濃度變化對其發(fā)射光譜的影響。當Ｅｕ３＋濃度較低時，發(fā)射藍光和綠光的較高能級５Ｄ１和５Ｄ２的躍遷較為明顯，影響這種熒光粉的色純度。隨著Ｅｕ３＋含量的增加，產(chǎn)生交叉馳豫過程，藍光、綠光發(fā)射發(fā)生猝滅，可有效改善色純度。ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ紅色熒光粉由于ＺｎＯ光材料穩(wěn)定性較好。紅色熒光材料ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ和ＺｎＯ：Ｌｉ＋作為基質(zhì)合成的紅色熒的最大激發(fā)峰范圍都在３０～３７０ｎｍ范圍內(nèi)，與３６５~３７０ｎｍ紫光ＬＥＤ晶片的發(fā)射４峰大部分相交，因而適用于三基色白光ＬＥＤ。四川大學化學工程學院的研究人員采用溶膠－凝膠法合成了紅色熒光粉ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ，在摻雜元素銪和鋰的摩爾比為４∶１、乙酸鋅與檸檬酸三銨的摩爾比為１∶２、鍛燒溫度為６００℃的條件下可以合成出ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ紅色熒光粉體。對樣品ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ進行物相分析，沒有出現(xiàn)Ｅｕ２Ｏ３：和Ｌｉ２Ｏ的X-射線衍射峰，說明金屬元素Ｅｕ和Ｌｉ己進入ＺｎＯ晶格中，形成六方晶形結(jié)構。熒光粉晶體呈球形，粒徑平均在７０ｎｍ左右，且分布相對集中。Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６新型紅色熒光粉清華大學化學系的研究人員利用水熱沉淀法合成了Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６。在１８０℃和ｐＨ等于１４的條件下反應２４ｈ，獲得前驅(qū)物，經(jīng)過２ｈ的高溫（１１００℃）固相反應獲得了鋁酸鍶化Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６是一種新型紅色熒光粉，它的激發(fā)峰位于４６０～４７０ｎｍ范圍內(nèi)，是與主峰為４６５ｎｍ藍光ＬＥＤ晶片相匹配的紅色熒光材料。合物Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６。通過對純相Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６粉末的熒光性質(zhì)研究，發(fā)現(xiàn)該熒光粉樣品的最大激發(fā)峰位于４５９ｎｍ波長處，此外在４１５ｎｍ波長處有一小的激發(fā)峰。而樣品的發(fā)射帶落在６１５～６８３ｎｍ的波長范圍內(nèi)，其中最大發(fā)射峰的波長位于６５５ｎｍ處。這表明在４５９ｎｍ波長的光激發(fā)下，樣品能夠發(fā)出紅色的熒光。ＬｉＥｕＷ２Ｏ８紅色熒光粉在紅色熒光粉ＬｉＥｕＷ２Ｏ８中附帶Ｓｍ３＋離子，將其應用在白光ＬＥＤ上的轉(zhuǎn)換效率為紅色熒光粉Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ的6倍以上。熒光粉ＬｉＥｕＷ２Ｏ８激發(fā)最高峰在３９０ｎｍ附近，并有密集線譜，與４００ｎｍ以下的紫光ＬＥＤ晶片的發(fā)射光譜有較好的交疊。它的發(fā)射主峰在６１５ｎｍ（如圖１0所示），色純度很高。采用噴霧熱解法制備同一體系的紅色熒光粉（ＬＥＷ）。包含Ｌｉ、Ｅｕ、Ｗ等元素的前驅(qū)體溶液霧化后，流經(jīng)智能升溫爐（９００℃）可得到成品。該熒光粉結(jié)晶度很高，粒徑在１μｍ左右，而且分布均勻（其它紅色熒光粉Ｍｇ４ＦＧｅＯ６：Ｍｎ和Ｍｇ５Ａｓ２Ｏ１１：Ｍｎ屬傳統(tǒng)的紅色熒光粉，前者價格比較貴，后者在生產(chǎn)過程中有較嚴重的污染。它們在４００ｎｍ以下均能有效的激發(fā)，其發(fā)射峰有６５７．５ｎｍ、６５０ｎｍ、６４０ｎｍ、６３０ｎｍ、６２５ｎｍ等５個窄的峰，具有較好的色純度。總結(jié)盡管白光LED紅色熒光粉的研究已經(jīng)取得了較