白光LED用锰离子激活的红色荧光粉的研究

发布时间：2020-04-06 15:11

【摘要】：被称为21世纪新一代光源的白光LED,因其低电压,高光效,低能耗,寿命长,稳定性好,对环境友好等优点成为固体照明领域关注的核心焦点。现阶段,制约其发展的就是白光LED的低显色指数和高色温,而对于白光LED显色指数的提高及色温的改善最为关键的就是红色荧光粉的性能。现阶段的大多数红色荧光粉是采用稀土离子来激活的,Eu~(3+)就是一种常用的激活剂。然而Eu~(3+)激活的红色荧光粉存在吸收较弱而导致红光不强和发光效率低的情况,并且稀土离子大多储量稀少且昂贵,因此若有其他离子能够做激活剂的话就能取得突破性的成果。故本论文以Mn离子为激活剂,研究了其激发的各种荧光粉的发光性能。具体内容如下:1)运用传统的高温固相法得到了CaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)荧光粉,研究了Mn~(4+)来源,Mn~(4+)浓度,电荷补偿剂种类,烧结温度,助熔剂含量的改变对其发光性能影响。结果发现,无论是以MnCO_3还是以MnO_2作为锰源对CaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)的发光性能没有影响,当Mn~(4+)掺入量为1 mol%时CaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)的激发强度和发射强度达到最高。以K~+作为电荷补偿剂时CaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)的发光强度最高,高于Na~+,Li~+,Mg~(2+),Ba~(2+),Sr~(2+)。当助熔剂H_3BO_3含量为5%时CaAl_(12)O_(19):Mn~(4+)的发光强度最高。2)采用水热法合成了K_3AlF_6:Mn~(4+)荧光粉。并研究了其不同的Mn~(4+)浓度,温度下的发光性能。结果表明所合成K_3AlF_6:Mn~(4+)荧光粉当Mn~(4+)的掺杂浓度为8mol%时,可获得最高强度的主激发峰和主发射峰。当合成温度为125℃时,K_3AlF_6:Mn~(4+)荧光粉的光强达到最大值。3)采用水热法合成了BaNbOF_5:Mn~(4+)荧光粉,并研究了其不同的Mn~(4+)浓度,温度下的发光性能。我们发现所合成BaNbOF_5:Mn~(4+)荧光粉当Mn~(4+)的掺杂浓度为6 mol%时,BaNbOF_5:Mn~(4+)荧光粉的光强达到最大值。当合成温度为120℃时,BaNbOF_5:Mn~(4+)荧光粉的光强达到最大值。4)采用高温固相法制备了Ca_3Al_2(SiO_4)_3:Mn~(2+),Ce~(3+)荧光粉,并研究了其不同的Mn~(2+)、Ce~(2+)离子浓度,共掺杂离子下的发光性能。观察Ca_3Al_2(SiO_4)_3:Ce~(3+)样品的荧光光谱能够看出,在357 nm光的激发下,Ca_3Al_2(SiO_4)_3:Ce~(3+)在431 nm处存在比较明显的一段宽带蓝光发射峰。设定Ce~(3+)浓度为1 mol%时,当持续增大Mn~(2+)离子浓度时,样品的光谱强度峰的数值则会产生一个先提高后降低的趋势。当Mn~(2+)离子浓度为2 mol%时,样品的荧光强度达到一个最大值,且样品的光谱强度要比单独掺杂Ce~(3+)的Ca_3Al_2(SiO_4)_3:Ce~(3+)样品的强度要高许多,有可能是Mn~(2+)离子敏化了Ce~(3+)离子或者两者之间发生了能量传递。固定Mn~(2+)离子浓度为1 mol%时,当Ce~(3+)浓度增大,Ca_3Al_2(SiO_4)_3:Mn~(2+),Ce~(3+)样品的发光强度有增大的趋势,当Ce~(3+)离子浓度为6 mol%时,样品的激发和发射强度最大,而当Ce~(3+)离子浓度继续增加时,由于浓度猝灭,样品的发光强度下降。
【图文】：

扫描电镜图,样品,制样,高温固相法

3.3.2 SEM 形貌分析图 3.3 所示的是 CaAll2O19:Mn4+荧光粉的 SEM 图，，从图中可以看出，所制样品为片状结构，样品表面光滑，致密。没有孔洞或者气孔。但是有团聚，这是高温固相法所制样品的通病。

SEM图,荧光粉,基质,图谱

图 4.2 K3AlF6:Mn4+荧光粉的 SEM 图谱Figure 4.2 SEM spectrum of K3AlF6:Mn4++ phosphor4.3.3 XPS 分析为了证明 Mn4+确实存在于 K3AlF6基质中，我们对样品进行了 XPS 测试分
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312.8;TQ422

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