稀土掺杂硼酸盐半导体荧光粉的制备与发光性能的研究

发布时间：2020-09-01 12:40

　　 荧光粉作为LED产业不可缺少的一部分,直接关系着LED产品的性能好坏,显得至关重要。蓝光芯片或紫外芯片激发的高效LED用荧光粉,成为近些年来研究者们关注的热点。硼酸盐荧光粉作为一种传统的荧光材料,因其物理化学性质稳定、制备温度低,发光效率高等优点而得到广泛的应用。本文以硼酸盐为基质材料,开发出适应于蓝光与紫外光激发的绿色、黄色荧光粉和红色荧光粉等。采用高温固相法在不同气氛条件下制备了 BaZn2(B03)2荧光粉。在空气气氛条件下制备的BaZn2(B03)2荧光粉发射543nm的黄色荧光,是由于带负电荷的氧填隙离子O;中心捕获价带上的光生空穴,与导带上落下的光生电子辐射复合产生的发光。在氮氢还原气氛条件下制备时,由于在颗粒中光生电子经过无辐射跃迁,落入被单一电离的氧空位缺陷V。,再由缺陷回到靠近价带,与光生空穴复合产生500nm的绿光发射。此类荧光粉在紫外波段有强烈的吸收,当其应用于紫外光激发三基色荧光粉合成白光LED时,可以吸收多余的紫外光。此类荧光粉更是具有很好的热猝灭效应,当温度达到100℃的高温,发光的强度也下降的很少。BaZn2(B03)2荧光寿命也和一般荧光粉寿命相当。因此,BaZn2(B03)2荧光粉是一种很有潜在应用价值的白光LED用荧光粉。采用高温固相法制得的BaZn2(B03)2:xEu3+荧光粉,基质的最佳激发峰为375nm,Eu3+的最佳激发峰为393nm,二者的发射峰分别位于550nm和615nm处。在550nm处的发光来自于半导体本身的发光,615nm处的发光来自于Eu3+的5D0→7F2的发光。当Eu3+掺杂后,基质的能量传递给Eu3+离子,使得Eu3+的发光变得更强。当掺杂浓度为10%mol时,BaZn2(BO3)2:0.1Eu3+荧光粉在580nm到630nm波段拥有很强的红光发射,是一种潜在的白光LED用荧光粉。采用高温固相法制备了 BaZn2(B03)2:xEu2+荧光粉,最佳激发峰为376nm,发射峰位于500nm处。在500nm处的发光一方面来自于BaZn2(BO3)2基质的半导体发光。这是由于在导带上的光生电子经过无辐射跃迁,落入被单一电离的氧空位缺陷V0,再由缺陷回到靠近价带,与光生空穴复合产生可见绿色荧光的发射。另一方面,来自于Eu2+的4f65d→4f7的跃迁发射。当掺杂浓度为7%mol时,BaZn2(B03)2:0.07Eu2+荧光粉在500nm波段拥有很强的绿光发射,是一种潜在的白光LED用荧光粉。采用高温固相法制备了 Ba0.95Eu0.05Zn_x(B03)F:xMg2+系列荧光粉,在200-400nm波段具有很强的吸收,很适合作为紫外激发的白光LED用荧光粉。当Mg2+取代Zn2+时,位于500nm左右的绿光的发射开始蓝移。当掺入更多的Mg2+取代Zn2+,Eu3+变得难以还原,因此有了位于586nm至615nm处的来自于Eu3+的5D0→+7F1和5D0→7F2的特征跃迁尖峰发射。Ba0.95Eu0.05Zn(B03)F发射的是绿光,当Mg2+部分取代Zn2+时,Ba0.95Eu0.05Mg0.5Zn0.5(BO3)F发射黄绿光,当Mg2+完全取代Zn2+时,Ba0.95Eu0.05Mg(B03)F发射黄光。因而Ba0.95Eu0.05Zn1-x(BO3)F:xMg2+系列荧光粉也是一类具有潜在应用价值的白光LED用荧光粉。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ422;O482.31
【部分图文】：

图１．１（ａ）发光二极管结构图；（ｂ）发光二极管原理图逡逑电流由阳极引脚经过ＬＥＤ芯片，再由阴极引脚流出。ＬＥＤ半导体芯片发出逡逑的光被荧光粉吸收，然后释放出荧光，从而实现ＬＥＤ的复合发光。半导体的导逡逑带和价带之间的能带带隙值越大，即声子能量越大，产生的光子的能量就会越逡逑高。光的波长和能量成反比，光子的能量越高，波长反而越短。在可见光区域，逡逑

然后再设置管式炉程序，进行样品的烧结。待样品烧结结束后，先关闭逡逑管式炉电源，再依次关闭气瓶阀门，气流计阀门，进气阀门，出气阀门。待样逡逑品冷却至室温，取出碾磨放入防潮柜以备测试。高温固相法的流程如图２．１所示：逡逑Ｃ通入烧结需要药品装入＾逡逑气筑，乜温烧放入转式＾＾逡逑磨得进行测＾逡逑图２．１实验工艺流程图逡逑１０逡逑

逡逑图３．１给出了邋８５０°Ｃ下保温４ｈ所得的空气气氛，氮氢还原气氛和氩气气氛逡逑三种不同气氛条件下，ＢａＺｎ２（Ｂ０３）２荧光粉的ＸＲＤ图谱与标准图谱的比较。可逡逑以看出三组样品的衍射峰，无论是在空气气氛，氮氢还原气氛还是在氩气气氛逡逑条件下，均能有很高的结晶度，且均与标准卡片的图谱相吻合，可以认定，所逡逑得的样品形成了较纯的ＢａＺｎ２（Ｂ０３）２，图３．２为氮氢还原气氛烧结制得样品在扫逡逑描电镜下的形貌，分辨率为可以大概看出样品颗粒直径大小约为］ＯＯｎｍ逡逑左右。逡逑逦Ｏｂｓｅｒｖｅｄ逡逑逦Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ逡逑逦Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ逡逑Ｂｒａｇｇ邋ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ逡逑ｊ邋Ｉ邋．逡逑＇邋，邋？邋、ｌ邋￣邋Ｉ邋■丨邋Ｉ邋：邋．ｉｒ邋■邋Ｉ！邋ＩＩ邋；．邋ＩＩ邋■：邋Ｉ邋＾邋■邋１邋１邋：，ｔ邋１邋ｒ邋；１＾邋Ｍｌ邋ｔ邋１邋＇Ｉ邋＇Ｈ邋？邋？Ｍ：邋ＨＩ邋１邋｜逦？邋？ｌｌｌ逡逑１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逡逑２０（ｄｅｇｒｅｅ）逡逑图３．３邋ＢａＺｎ２（Ｂ０３）２的ＸＲＤ精修图谱逡逑「ｉＡ：邋ｖ邋＾邋ｉ邋广逡逑图３．４邋ＢａＺｎ２（Ｂ０３）２的晶胞结构图逡逑图３．３为ＢａＺｎ２（Ｂ０３）２５（＾Ｈｌ｜得到的ＸＲ丨）图谱，中间的线条为样品的测试结逡逑果和计算得到的结果的差值

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本文编号：2809744