稀土掺杂硅酸盐荧光粉的制备及发光特性研究

• 作 者: 姜涛
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 发光特性 荧光材料 碱土焦硅酸盐 稀土掺杂

白光LED作为第四代固体照明光源，有很多的优点，尤其作为荧光转换型的白光LED，更是目前研究的重点。而白光LED用发光材料的制备与研究对于白光LED的发展有着重要的作用和价值。稀土离子激活的碱土焦硅酸盐荧光粉是近年来发展起来的发光材料，由于它化学性质稳定、耐氧化、抗潮和不与封装树脂发生反应等优点成为一种优良的白光LED基质。Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺是三种重要的稀土阳离子，被用来分别产生蓝光、绿光和红光发射。通过高温固相法和溶液-燃烧法制备了Ca₂MgSi₂O₇白光LED荧光粉，主要探讨了高温固相法和溶液-燃烧法制备样品的工艺参数，分别研究了高温固相法和溶液-燃烧法在不同煅烧温度制备出的样品物相组成和形貌，及不同煅烧温度对样品荧光性能的影响；探讨了溶液-燃烧法中，二次煅烧温度及尿素加入量对样品形貌的影响；确定了最佳工艺参数。最终确定了高温固相法制备发光粉最佳煅烧温度为1150℃；溶液-燃烧法制备发光粉最佳煅烧温度为600℃，最佳二次煅烧温度为1000℃，最佳尿素与金属离子的摩尔比为3:1。高温固相法和溶液-燃烧法制备了Ca₂MgSi₂O₇白光LED荧光粉，在同等浓度变化下单掺Eu³⁺、双掺Eu³⁺和Ce³⁺、Eu³⁺和Tb³⁺、三掺Eu³⁺, Ce³⁺, Tb³⁺，分析荧光性能机理以及同等条件下荧光强度的对比分析，最终确定了：单掺Eu³⁺离子掺杂浓度为金属离子浓度的1%时荧光强度最强；双掺Eu³⁺和Ce³⁺的摩尔比为1:1.5时发光材料发光强度最强；最佳的Eu³⁺和Tb³⁺的摩尔比为1:1时荧光粉的荧光强度最强；三掺Eu³⁺, Ce³⁺, Tb³⁺的摩尔比1:1.5:1时样品荧光强度最强；同等条件下溶液-燃烧法制备的荧光粉发光强度优于高温固相法制备的荧光粉，通过色度图对比，两种方法制备的荧光粉均发射白光。溶液-燃烧制备的发光材料发出暖白光，显色性好，色温低，更好的弥补了红光不足的缺陷。所以，整体看来，溶液燃烧法制备的荧光粉优于高温固相法制备的白光发光粉。