LED硼酸盐蓝青色荧光粉的制备及性能优化研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeshen_001
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随着生活水平的不断提高,人们对照明的品质要求越来越高,全光谱照明已成为世界范围内“高质量、健康绿色照明”的新趋势,而实现全光谱照明关键是填补位于460-520 nm区间的青光的缺失。1-1-1-3型硼酸盐材料由于合成温度低,对紫外具有较强的吸收而受到广泛关注,但是这种类型的荧光粉存在发射峰半高宽偏小,发射强度偏低的缺点,不利于实现全光谱照明。因此,本论文选用NaSrBO3:Ce3+和NaMgBO3:Ce3+荧光粉作为研究对象,分别采用双位掺杂,缺陷调控和第二相复合的方法对其发光效果进行优化,主要的研究内容和结果如下:(1)采用双位掺杂的方法对NaSrBO3:Ce3+荧光粉进行改性,首先用Ca2+取代部分的Sr2+的晶格位点后,探究了不同Ca2+对荧光粉发光性能的影响,得出最佳的Ca2+浓度为0.3,光谱随Ca2+浓度的增加出现了蓝移现象,且强度有所提高,量子产率为16.14%,光谱在短波长方向有所展宽。在此基础上,通过共掺K,样品的发光强度逐渐增加,最佳的K+浓度为0.4,量子产率提高到28.25%,发射峰出现了红移,这是由于键长的变化引起晶体场的改变导致的。双位掺杂后半高宽从72 nm增加到了82 nm,这是由于两种离子在不同位点上的取代,使带隙变窄,吸收增强,更容易形成光生载流子,从而促进发光,使荧光粉发光强度提高。(2)采用控制原料非化学计量比的方法对NaMgBO3:Ce3+荧光粉的内部缺陷进行调控,从而优化发光性能。通过减少Mg的用量来增加样品中Mg空位的浓度,样品的发光强度有所提高,最佳的Mg缺失浓度为0.02,此时的发射强度提高了21.3%。在此基础上添加了低熔点的化合物Na2CO3,不仅起到助熔的效果,使样品的结晶度提高,形貌有所改善,又促进了NaOM g缺陷的形成,从而平衡了电荷,减少了能量损失,使发光效果再次提高,相比于NaMgBO3:Ce3+荧光粉,强度提高了27.1%。(3)采用第二相复合的方法将紫外荧光粉YBO3:Ce3+与NaMgBO3:Ce3+荧光粉进行优化。首先制备了一系列YBO3:x Ce3+荧光粉,确定了最佳的Ce3+的浓度为0.05,发射光谱为370-500 nm,有两个发射峰,394 nm和416 nm,而NaMgBO3:Ce3+荧光粉的激发光谱刚好位于这个范围内,通过光谱的重叠和归一化后强度的相反趋势证明了复合样品中存在着从YBO3:Ce3+向NaMgBO3:Ce3+的能量转移,而最佳的质量浓度为0.025,复合后相比于NaMgBO3:Ce3+荧光粉,发射强度有所提高。
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