光致稀土发光材料的研究2.ppt

光致稀土发光材料的研究 白光 LED 用红色荧光粉的研究 LED简介及优点 用 LED 光源取代耗电的白炽灯，然后逐步向整个 照明市场进军，将节约大量的电能。白光 LED 体积小， 易开发成轻薄小巧产品，可进行平面封装，制成的器件 反应速度快、发热量低、耗电量小、寿命长、能效高、 符合环保要求，这些优点必将使其成为超越白炽灯、荧 光灯和 HID 灯的“第 4 代照明光源”，应用前景十分 广阔。 白光ＬＥＤ的制备形式主要有两种：第一种是将红、绿、蓝三种ＬＥＤ组合产生白光；第二种是用ＬＥＤ激发其它发光材料混合形成白光，即用蓝光ＬＥＤ配合发黄光的荧光粉和红色荧光粉，或者用蓝光ＬＥＤ配合发绿色光和发红色光的荧光粉，或者用紫光或紫外ＬＥＤ去激发红、绿、蓝三种荧光粉等。第二种方法较为典型，其中红色荧光粉在调制白光的色温及改善其显色性等方面起着重要作用。 人们一直力图寻找新的基质，开发新组成的红色荧光粉，同时也在不断对现有红色荧光粉的合成方法等各方面进行改进。下面就一些可用于白光ＬＥＤ的紫光、紫外光及蓝光激发的红色荧光粉的物质组成、合成方法及光谱特点等作介绍。 Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ红色荧光粉 红色荧光粉Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ是一种微红色晶体，属六方晶系，不溶于水，化学性质稳定。通过对其光致发光性能的研究，发现这种荧光粉在紫外辐照下能得到有效激发，其发射主峰在６２６ｎｍ附近。监控波长为６２６ｎｍ时，激发光谱最强峰位于３３０ｎｍ附近，在２８０～３７５ｎｍ范围内激发强度较高，该荧光粉可匹配发光光谱主峰在３７５ｎｍ以下的紫光ＬＥＤ晶片。 兰州大学物理科学与技术学院的王志龙等学者研究了Ｅｕ３＋浓度变化对其发射光谱的影响。当Ｅｕ３＋浓度较低时，发射蓝光和绿光的较高能级５Ｄ１和５Ｄ２的跃迁较为明显，影响这种荧光粉的色纯度。随着Ｅｕ３＋含量的增加，产生交叉驰豫过程，蓝光、绿光发射发生猝灭，可有效改善色纯度。 ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ红色荧光粉 由于ＺｎＯ光材料稳定性较好。红色荧光材料ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ和ＺｎＯ：Ｌｉ＋作为基质合成的红色荧的最大激发峰范围都在３０～３７０ｎｍ范围内，与３６５~３７０ｎｍ紫光ＬＥＤ晶片的发射４峰大部分相交，因而适用于三基色白光ＬＥＤ。 四川大学化学工程学院的研究人员采用溶胶－凝胶法合成了红色荧光粉ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ，在掺杂元素铕和锂的摩尔比为４∶１、乙酸锌与柠檬酸三铵的摩尔比为１∶２、锻烧温度为６００℃的条件下可以合成出ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ红色荧光粉体。对样品ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ进行物相分析，没有出现Ｅｕ２Ｏ３：和Ｌｉ２Ｏ的X-射线衍射峰，说明金属元素Ｅｕ和Ｌｉ己进入ＺｎＯ晶格中，形成六方晶形结构。荧光粉晶体呈球形，粒径平均在７０ｎｍ左右，且分布相对集中。 Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６新型红色荧光粉 清华大学化学系的研究人员利用水热沉淀法合成了Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６。在１８０℃和ｐＨ等于１４的条件下反应２４ｈ，获得前驱物，经过２ｈ的高温（１１００℃）固相反应获得了铝酸锶化Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６是一种新型红色荧光粉，它的激发峰位于４６０～４７０ｎｍ范围内，是与主峰为４６５ｎｍ蓝光ＬＥＤ晶片相匹配的红色荧光材料。 合物Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６。通过对纯相Ｓｒ３Ａ１２Ｏ６粉末的荧光性质研究，发现该荧光粉样品的最大激发峰位于４５９ｎｍ波长处，此外在４１５ｎｍ波长处有一小的激发峰。而样品的发射带落在６１５～６８３ｎｍ的波长范围内，其中最大发射峰的波长位于６５５ｎｍ处。这表明在４５９ｎｍ波长的光激发下，样品能够发出红色的荧光。 ＬｉＥｕＷ２Ｏ８红色荧光粉 在红色荧光粉ＬｉＥｕＷ２Ｏ８中附带Ｓｍ３＋离子，将其应用在白光ＬＥＤ上的转换效率为红色荧光粉Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ的6倍以上。荧光粉ＬｉＥｕＷ２Ｏ８激发最高峰在３９０ｎｍ附近，并有密集线谱，与４００ｎｍ以下的紫光ＬＥＤ晶片的发射光谱有较好的交叠。它的发射主峰在６１５ｎｍ（如图１0所示），色纯度很高。 采用喷雾热解法制备同一体系的红色荧光粉（ＬＥＷ）。包含Ｌｉ、Ｅｕ、Ｗ等元素的前驱体溶液雾化后，流经智能升温炉（９００℃）可得到成品。该荧光粉结晶度很高，粒径在１μｍ左右，而且分布均匀（ 其它红色荧光粉 Ｍｇ４ＦＧｅＯ６：Ｍｎ和Ｍｇ５Ａｓ２Ｏ１１：Ｍｎ属传统的红色荧光粉，前者价格比较贵，后者在生产过程中有较严重的污染。它们在４００ｎｍ以下均能有效的激发，其发射峰有６５７．５ｎｍ、６５０ｎｍ、６４０ｎｍ、６３０ｎｍ、６２５ｎｍ等５个窄的峰，具有较好的色纯度。 总结 尽管白光 LED 红色荧光粉的研究已经取得了较大 的进展，已开发出很多种类的红色荧光粉，但总体而 言，还不能达到当今 LED 技术对它的总体要求目标。 红色荧光材料应朝着高稳定性、高效率、高色纯度等方 向发展，应重点做好以下几方面的工作: * * *