溶胶凝胶-燃烧法制备WLED用铝酸盐荧光粉及发光性能研究
白光发光二极管(White Light Emitting Diode，简称WLED)被称作第四代照明光源，以其高效节能、超长寿命、无辐射、绿色环保、光效率高、安全系数大等优点，在社会和经济可持续发展要求的背景下，成为了当前最重要的新型照明光源之一。目前实现WLED的方法主要：利用三基色原理，以红、绿、蓝三种芯片按比例混色得到白光；蓝光LED芯片+黄光荧光粉；蓝色LED芯片+绿光和红光荧光粉；紫外(UV)-LED芯片+红、绿、蓝三基色荧光粉。其中紫外(UV)-LED芯片+红、绿、蓝三基色荧光粉得到的WLED具有显色性高、成本低且专利局限较小等优点，是今后半导体照明技术的一个重要发展具有重要意义。 目前传统制备铝酸盐荧光粉的主要方法是固相高温烧结，存在合成温度高、周期长、耗能高、产物易结块等问题。溶胶凝胶法在粉体材料的制备中得到广泛的应用，具有产物均匀性好、结晶度高等优点，但是其缺点是操作复杂、周期长。而燃烧法的工艺简单、合成温度低、反应时间短，弥补了高温固相法和溶胶凝胶法的不足。在现有的溶胶凝胶法和燃烧法的基础上研究一种新型的荧光粉合成方法，即溶胶凝胶-燃烧法用以制备铝酸盐荧光粉，这种合成方法具有节能、高效、和安全性高的优点，并且样品具有优良的结晶度和发光性能。因而溶胶凝胶-燃烧法制备铝酸盐发光材料对研究对WLED的发展具有深远的影响。 铝酸盐体系荧光粉具有较好的量子效率，优良的热稳定性和化学稳定性引起了人们的广泛研究。本文利用溶胶凝胶-燃烧法制备了铝酸盐发光材料并对其结构和发光特性进行了系统的分析研究，具体方法及结论如下。 首先,利用溶胶凝胶-燃烧法合成了铝酸盐基发光材料SrMgA110O17:Eu2+，通过改变尿素用量、硼酸用量、初始炉温和激活剂含量等，研究不同合成条件对样品的发光性能的影响。并通过XRD图分析结构表明，该方法可合成单一相位的SrMgA110O17结构；光谱分析结果表明:SrMgAl10O17:Eu2+荧光粉可被近紫外LED芯片有效的激发,其发射光谱分布在430~520nm之间,发射峰位于460nm，是蓝光荧光粉的一种。 其次，为了进一步提高MMgA110O17:Eu2+的发光强度，以SrMgAl10O17(SAM)为基质，掺入Eu2+、Mn2+两种激活离子，通过溶胶凝胶-燃烧法合成了具有蓝光和绿光的双峰高亮度铝酸盐高效荧光粉对其结构形貌和荧光性质进行了研究， 并且在现有机理基础上深入讨论了荧光粉中能量传递的机理，解释Mn2+离子的掺杂对荧光粉发光性能的影响。 第三，为了进一步扩大荧光粉发射光谱的范围，用同样的方法制备MNA110O17:Eu2+,Mn2+（M=Ca，Sr，Ba；N=Zn，Mg）荧光粉，对其发光性质和晶体结构进行了分析研究，同时，构建了SAM的晶体结构模型，对掺杂前后荧光粉的能带结构进行了计算，并作了简要分析。 本文的研究为荧光粉的制备提供了一种新的方法—溶胶凝胶-燃烧法，并通过工艺的优化提高荧光粉的发光性能，然后通过优化了的工艺成功合成了高效高亮度SrMgAl10O17:Eu2+蓝色荧光粉、SrMgAl10O17:Eu2+,Mn2+蓝绿双峰荧光粉，以及Ca/Sr/Ba、Zn/Mg基质比例互掺的SAM高性能荧光粉，并基于SAM荧光粉表面性能修饰，对制备的荧光粉材料的发光性能进行全面探讨。
白光发光二极管;制备工艺;铝酸盐荧光粉;发光性能
中国计量大学
硕士
光学工程
王乐
2015
中文
TN312.8;TN304
67
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）