白光LED用钙钛矿结构氧化物荧光粉的研究进展
发布时间：2022-02-14 16:59
荧光粉作为白光LED系统中关键材料,直接影响着LED器件整体的发光性能。其中,钙钛矿结构氧化物荧光粉相对于其它结构荧光粉具有更加多样化的结构和组成,可为多种发光离子提供灵活的局部配位环境,从而可获得优异的发光特性,因此,钙钛矿结构氧化物荧光粉作为理想的候选发光材料受到越来越多的关注,并在白光LED中展现出了诱人的应用前景。本文系统地综述了钙钛矿结构氧化物荧光粉在蓝色发光、绿色发光、黄色发光和红色发光等方面的最新研究进展,涵盖了Bi3+、Eu2+/Eu3+、Ce3+和Mn4+等常见的发光离子,详细讨论了发光离子在钙钛矿结构中发光性能的影响因素和钙钛矿结构氧化物的设计思路,最后,概述了该类荧光粉在应用进程中遇到的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望。
【文章来源】：陶瓷学报. 2020,41(06)北大核心
【文章页数】：20 页
【部分图文】：
钙钛矿结构氧化物的三种类型
式中，MMCT即EMMCT，为金属离子之间电荷迁移所需的能量；ΔStokes为斯托克斯位移的能量，这可以从实验数据中获取。采用多种Bi3+离子掺杂氧化物来进行验证，如图3所示，结果证明，利用ΔE大大缩小了灰色空间的范围，对于发光来源的判断，准确度更高。图3 不同Bi3+离子掺杂氧化物中主要的跃迁来源预测图[31]
图2 (a) Ca MO3(M=Zr,Sn,Ti):Bi3+荧光粉的激发光谱和发射光谱以及相应的发光原理图；(b) Bi3+离子的激发态和MMCT在带隙中的相对位置[30]由于Bi3+离子激活ABO3型钙钛矿结构蓝色荧光粉的激发峰通常位于300 nm左右，甚至更低，这促使研究人员开发A2BB"O6型或AA"BB"O6型的双钙钛矿基质蓝色荧光粉。如湖南人文科技学院的汲长艳课题组采用高温固相法制备了钙钛矿结构蓝色荧光粉Gd2Zn Ti O6:Bi3+[32]，该荧光粉为单斜晶系，空间群为P21/n，合成温度为1300°C，在Gd2Zn Ti O6基质中，位于B格位的Zn2+和Ti4+呈岩盐结构排列，Bi3+离子被认为取代了Gd3+离子而占据了A格位。结果显示，Gd2Zn Ti O6基质在320-410nm之间存在较宽的吸收峰，其可能是来自于[Ti O6]和[Zn O6]八面体，在375 nm激发下，基质能发出位于440-600 nm的蓝绿光，如图4(a)和(b)所示。当掺入Bi3+离子时，在350-400 nm之间的吸收峰获得了较大幅度地加强，这是因为钙钛矿结构中的Bi3+离子在375 nm左右存在1S0→3P1的跃迁吸收，在375 nm激发下，荧光粉能发出位于400-500 nm的窄带蓝光，如图4(c)和(d)所示，该蓝光发射主要来源于Bi3+离子的贡献，为3P1→1S0的跃迁发射。但是该荧光粉只有18%的量子效率(quantum efficiency,QE)，热稳定性也并不理想，在150°C时，发光强度衰减了接近一半，因此有待进一步提升。长江师范学院的谢太平教授课题组将La3+离子取代Gd2Zn Ti O6中的Gd3+离子制备了新型蓝色荧光粉La2Zn Ti O6:Bi3+，并进一步通过将Mg2+离子部分置换Zn2+离子来调控Bi3+离子周围的晶体场环境，成功将蓝色荧光粉的量子效率提高到了75%[33]。
本文编号：3624931
【文章来源】：陶瓷学报. 2020,41(06)北大核心
【文章页数】：20 页
【部分图文】：
钙钛矿结构氧化物的三种类型
式中，MMCT即EMMCT，为金属离子之间电荷迁移所需的能量；ΔStokes为斯托克斯位移的能量，这可以从实验数据中获取。采用多种Bi3+离子掺杂氧化物来进行验证，如图3所示，结果证明，利用ΔE大大缩小了灰色空间的范围，对于发光来源的判断，准确度更高。图3 不同Bi3+离子掺杂氧化物中主要的跃迁来源预测图[31]
图2 (a) Ca MO3(M=Zr,Sn,Ti):Bi3+荧光粉的激发光谱和发射光谱以及相应的发光原理图；(b) Bi3+离子的激发态和MMCT在带隙中的相对位置[30]由于Bi3+离子激活ABO3型钙钛矿结构蓝色荧光粉的激发峰通常位于300 nm左右，甚至更低，这促使研究人员开发A2BB"O6型或AA"BB"O6型的双钙钛矿基质蓝色荧光粉。如湖南人文科技学院的汲长艳课题组采用高温固相法制备了钙钛矿结构蓝色荧光粉Gd2Zn Ti O6:Bi3+[32]，该荧光粉为单斜晶系，空间群为P21/n，合成温度为1300°C，在Gd2Zn Ti O6基质中，位于B格位的Zn2+和Ti4+呈岩盐结构排列，Bi3+离子被认为取代了Gd3+离子而占据了A格位。结果显示，Gd2Zn Ti O6基质在320-410nm之间存在较宽的吸收峰，其可能是来自于[Ti O6]和[Zn O6]八面体，在375 nm激发下，基质能发出位于440-600 nm的蓝绿光，如图4(a)和(b)所示。当掺入Bi3+离子时，在350-400 nm之间的吸收峰获得了较大幅度地加强，这是因为钙钛矿结构中的Bi3+离子在375 nm左右存在1S0→3P1的跃迁吸收，在375 nm激发下，荧光粉能发出位于400-500 nm的窄带蓝光，如图4(c)和(d)所示，该蓝光发射主要来源于Bi3+离子的贡献，为3P1→1S0的跃迁发射。但是该荧光粉只有18%的量子效率(quantum efficiency,QE)，热稳定性也并不理想，在150°C时，发光强度衰减了接近一半，因此有待进一步提升。长江师范学院的谢太平教授课题组将La3+离子取代Gd2Zn Ti O6中的Gd3+离子制备了新型蓝色荧光粉La2Zn Ti O6:Bi3+，并进一步通过将Mg2+离子部分置换Zn2+离子来调控Bi3+离子周围的晶体场环境，成功将蓝色荧光粉的量子效率提高到了75%[33]。
本文编号：3624931
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