Mn4+激活的氟锰酸铯和氟氧铌铯红色荧光粉的合成及发光性能研究

• 作 者: 张俊飞
• 出 处: 江西理工大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 红色荧光粉 Mn4+ 光致发光 白光LED 量子效率

被誉为第四代固态照明光源的白光LED由于其低能耗、高能量转换效率、长寿命、环境友好等特点,受到广大研究人员的广泛关注。InGaN蓝光芯片结合YAG:Ce³⁺荧光粉是实现白光LED的常见组合,但是由于缺乏红光成分限制了其在暖白光和背光显示领域的应用。Mn⁴⁺激活的氟化物红色荧光粉能够被InGaN蓝光芯片有效激发,在630 nm左右表现出一系列窄带红光发射,是优秀的红光候选材料。本文通过共沉淀法合成了Cs₂MnF₆和Cs₂NbOF₅:Mn⁴⁺红色荧光粉,探讨了Cs₂MnF₆和Cs₂NbOF₅:Mn⁴⁺荧光粉中Mn⁴⁺的发光特性,以及在LED器件中的应用潜力。本论文的主要研究内容如下:（1）通过共沉淀法成功合成了Cs₂MnF₆、Cs₂MnF₆:Sc³⁺和Cs₂MnF₆:Si⁴⁺红色荧光粉。Rietveld法X-射线衍射结构精修表明该系列红色荧光粉为立方结构,空间群为Fm3?m。由于Mn⁴⁺是基质的一部分,因此该荧光粉具有超高的吸收率,最高为88%。在Cs₂MnF₆中掺杂Sc³⁺和Si⁴⁺离子可以有效提升其发光强度,发光强度分别为Cs₂MnF₆初始强度的253%和232%。当温度升至175°C时,Cs₂MnF₆:5%Si⁴⁺红色荧光粉的相对发射强度保持约115%。将Cs₂MnF₆:5%Si⁴⁺用作红光补偿成分获得了高质量的白光LED-1（Ra=86.2,R9=82.1和CCT=3297 K）和超宽色域的LED-2（NTSC标准色域的122.3%和Rec.2020标准色域的91.3%）（2）通过室温共沉淀法获得了一种新型的、高发光效率的、非稀土非等价掺杂的Cs₂NbOF₅:Mn⁴⁺氟氧化物红色荧光粉,并详细研究了其形貌和发光特性。Cs₂NbOF₅:Mn⁴⁺荧光粉的形貌为微型棒状形态的,在蓝光区域（⁴74 nm）处显示宽带吸收,在红光区域（⁶33 nm）处显示窄带宽发射。Cs₂NbOF₅:Mn⁴⁺荧光粉的色纯度经计算约为99%,当激发波长为474 nm时,其内量子产率为63.4%。Cs₂NbOF₅基质中Mn⁴⁺的浓度猝灭主要是由于偶极-偶极相互作用,根据计算,温热猝灭的活化能约为0.2610 eV。在蓝光芯片（InGaN LED芯片）结合YAG:Ce³⁺黄色荧光粉的组合中加入新开发的Cs₂NbOF₅:Mn⁴⁺红色荧光粉,这可以大大降低相关色温（CCT）,同时显着提高了显色指数（CRI）,相关色温从6255降至3517 K,同时显色指数从72.5到87.5。