基于Mn 4+ 发光的三种新型氟化物体系的构建与LED应用研究

发布时间：2022-01-07 06:29

　　白光发光二极管（WLED）是第四代固态照明光源,具有体积小、寿命长、稳定性好、节能环保等优点。目前,商业化的WLED主要由GaN或InGaN蓝光芯片与高量子效率黄色荧光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（YAG:Ce）封装而成。但是,这种方式封装的白光LED器件由于缺少红色组分,其色温高（>4500 K）,显色指数低（<80）,这些缺点严重限制了器件在室内照明和高清背光显示中的应用。加入一定比例的红光组分是解决上述问题的有效途径。Mn⁴⁺掺杂的氟化物（氟氧化物）红色荧光材料因原料廉价易得、合成方法简单环保、材料化学稳定性好、发光效率高等优点迅速引起了人们的重点关注。本文研究了三种LED用红色荧光粉的合成、物相形貌、电子结构、光学性能和具体应用,主要内容如下:（1）采用水热法合成了形貌一致的BaTiOF₄结构材料。以蒸馏水为溶剂,PEG6000为表面活性剂,研究了不同反应温度和不同PEG6000量下样品的微观形貌;利用XRD、EDS、红外光谱等手段对材... 

【文章来源】：云南民族大学云南省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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白光LED的三种实现方案

第1章绪论5缺陷较少，在添加表面活性剂或体系中有不同溶剂时，在其界面会发生自组装，这样可以控制其生长方向与尺寸，获得相对完美的晶体结构[55]。但是，由于整个反应过程均在密闭条件下进行，因此，无法动态观察反应过程；同时，在高温、强压和全密封条件下反应釜有爆炸的风险。近年来也有通过水热合成稀土掺杂的氟化物荧光粉[56]，但发光效率比较低，实用性不好。对于Mn4+激活的氟化物来说，此方法对红色荧光材料的微观形貌具有良好的调控作用，例如，本实验室利用水热法制备出了具有规则形貌特征和优越性能的氟化物红色荧光粉[57-58]。图1.3水热合成示意图[54]1.3.2离子交换法离子交换法,是以溶液中两种价态和半径相近的中心离子为金属离子的配合物阴离子基团，配位环境相似时两中心离子在溶液中进行交换达到掺杂的方法，如图1.4所示。离子交换法具有操作简单、反应时间短、HF酸用量孝相对环保、动态观看反应过程、所合成荧光粉发光效率高的优点。2014年，内量子效率高达98%的K2TiF6:Mn4+红色荧光粉被Chen等运用离子交换法制备[59]。然而，对于在HF溶液中溶解度低的基质，其中心离子与Mn4+交换效率很低，导致Mn4+掺杂量很低。本实验室通过离子交换法合成了一系列氟化物红色荧光粉，并进行了报道[60-61]。

云南民族大学硕士学位论文6图1.4离子交换法示意图[59]1.3.3高温固相法与以上两种常见的合成方法相比，高温固相法是极为常见的材料合成方法，其填充性好、产物损耗小，是最早运用于稀土荧光材料合成的方法之一。但是，固相反应高度依赖于固体原料微小粒子之间的接触面积、反应的温度和时间，容易造成样品烧结的温度不够高、烧结时间不够长和烧结接触面积不够大，导致合成样品不纯、表面粗糙或形貌不规则等缺陷，这些弊端仍有待改进。相较于传统的稀土荧光材料，Mn4+激活的氟化物红色荧光粉难以在高温条件下合成，只有一些具有特殊结构的红色荧光材料才能采用这种方法制备，例如近年报道的K3SiF7:Mn4+、Rb3SiF7:Mn4+等[62-63]。但在红光材料的设计与开发中，高温固相法仍然是一种值得借鉴的合成方法。1.3.4共沉淀合成法共沉淀法，是指将两种或多种阳离子反应原料充分溶解在溶液中，然后逐步加入沉淀剂，逐渐析出沉淀物，经离心、洗涤和干燥等得到所需样品。其优点是反应简单、温度低，产物纯度高、颗粒大小均匀、尺寸孝分散性佳；缺点是产物必须反复冲洗，制备过程冗长，易引入杂质离子，对原材料纯度需求较高，同时，为了使产物结晶性更好需要经过煅烧处理。共沉淀法主要应用于合成氧化物和氟化物荧光粉，本实验室也通过了共沉淀法设计合成了Na2XF6:Mn4+红色荧光粉，并做了相关报道[64-65]。近年来，随着科学技术的不断发展和科学研究的不断深入，一些新颖的、适用于红色荧光材料合成的方法被陆续开发，如微波水热法、加热溶剂挥发法和等离子烧结法等[66-68]。


本文编号：3574010