LED用钨酸盐红色荧光粉的制备、结构与荧光性能研究

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甶光LED因其节能、长寿命和无污染的特点被认为是最有前景的第四代绿色照明光源。当前.实现白光LED的常用技术方案…般为近紫外-蓝光LED和黄色或三基色荧光粉的组合。因此制备和市场近紫外以及紫光LED芯片相符的、高效的和高稳定性的红色荧光粉是改善白光LED发光效率的关键。本论文采用髙温固相法分别合成了两种钨酸盐红色荧光粉:Sr3In2W09:EU3+和LaEuBWi-xMox09:Eu3+。利用X射线衍射技术(XRD)、荧光光谱(PL)、紫外吸收光谱、场发射扫描电镜(FESEM)等测试手段对材料进行了晶体结构、发光性能和形貌等的表征。探讨了煅烧温度、煅烧时间、激活剂掺杂量和Mo6+掺杂量等对两种材料晶体结构和荧光性能的影响。具体内容如下:制备了红色荧光粉Sr3In2W09:Eu>,经过正交试验发现其最佳制备工艺为:在]100°C温度下煅烧12h,在此反应条件下,可得到单相的SrIn2W09:Eu33+,材料具有较高的结晶度和最佳的发光强度,发射光谱位于617nm处。激发光谱显示材料在250?350nm范围内有一宽带的电荷迁移激发峰,同时,Eu>在396nm和466nm处的特征线状激发峰发生明显的宽化,使其更适合于LED应用。对材料的浓度猝灭实验显示其Eu3+的猝灭浓度高达25%。X射线衍射结构分析和荧光光谱分析表明Eu3+占据!^’的格位。相同测试条件下,Sr3ln2WO>):Eirv的发光强度是传统Y202S:Eu>荧光粉的1.6倍,并且色坐标(0.65,0J2)更加靠近于标准红。良好的发光性能和均匀的粒径分布使其可以成为一种被近紫外光和蓝光LED芯片激发的髙效红色荧光粉。通过正交试验,在1000°C温度下煅烧24h的最佳工艺条件下,制备了荜一物相的La3BWkMoxO:Eu3’红色荧光粉。通过X射线衍射晶体结构精修,得到材料的晶胞参数、原子坐标和键长信息。XRD数据和荧光光谱图显示:Mo6+的最大掺杂量为30%时,材料保持单一物相且荧光强度达到最佳。在此范围内,随着Mo&掺杂量的增加,材料I^BW^MoxCVEu3,晶胞体积收缩,色坐标接近标准红。更重要的是,LasBW^MoxC^Ei^的宽带电荷迁移激发光谱发生红移,峰值由原来的305nm处移至375mn处,强度提高了大概30%。根据第一性原理的密度泛函理论计算(DFT)得出,Mo—掺杂前后,材料的禁带宽度由原来的2.93eV减小为2.55eV,与紫外可见吸收光谱的测试结果一致。激活剂浓度猝灭实验结果显示的最佳掺杂量为10%。研宄表明,材料的宽带激发峰可以归因于0-2p组成的价带和Mo>4d (W-5d)组成的导带间电子的迁移。与传统荧光粉Y202S:Eu3+相比,材料在617nm处的发光强度为前者在627nm处强度的6倍。SEM分析显示,材料的粒径分布较为均一,大小为2|am左右。总之,Mo6+的掺入使得材料的发光强度提高,其宽带激发峰的红移,改善了La^W^MoxOvEuh红色荧光粉与市场LED芯片发射的匹配度。钨酸盐高效红色荧光粉以其化学稳定性、无毒环保、易于合成的特点,在白光LED中具有重要的应用前景。
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