论文部分内容阅读
白光LED具有高效节能、绿色环保和超长寿命等优点，是新一代照明光源。在白光LED中，YAG∶Ce石榴石系列荧光粉由于具有较好的发光性能，依然是与蓝光LED组合的首选荧光粉。本论文采用高温固相反应的方法合成得到了一系列具有石榴石结构的新型铝酸盐蓝绿色、绿色及黄色荧光粉Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce(RE=Lu3+，Y3+，Gd3+)及CaGd2ZrSc(AlO4)3∶Ce。对有代表性的Ca2GdZr2(AlO4)3的晶体结构进行了解析，并利用所得到的结构数据，对晶体中各离子的键价和及键布居情况进行了分析计算。结果表明，与同构的Gd3Al2(AlO3)4∶Ce相比，在Ca2GdZr2(AlO4)3∶Ce中Ce-O键的键强较弱，但共价性较强。分析讨论了Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce荧光粉中RE3+离子变化对Ce3+离子5d态能级重心红移值εc、晶场分裂能10Dq、 Eg能级的分裂值、Eg能级重心、光谱红移值D(A）以及斯托克斯位移值Es等各光谱参数的影响。Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce中随RE3+离子半径增大，Jahn-Teller耦合效应增强，Ce3+离子光谱红移值D(A）随之增大。由于较强的电子云扩大效应，与RE2Al2(AlO4)3∶Ce(RE=Lu3+，Y3+，Gd3+)系列荧光粉相比，Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce荧光粉中Ce3+离子的光谱红移值D(A）较小。CaGd2ZrSc(AlO4)3∶Ce荧光粉因其Ce-O键的离子性增加，能级分裂情况更接近RE2Al2(AlO4)3∶Ce系列。Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce及CaGd2ZrSc(AlO4)3∶Ce荧光粉中，由于Ca2+/Gd3+-O键的键强较弱，5d激发态位形坐标曲线斜率较小，晶格振动的非简谐效应明显，整体的荧光热猝灭较YAG∶Ce荧光粉严重。Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce荧光粉的量子产率在40-50％之间，比同等条件下自制及测试的YAG∶Ce荧光粉的58％要低，而CaGd2ZrSc(AlO4)3∶Ce的量子产率则不到20％。Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce及CaGd2ZrSc(AlO4)3∶Ce荧光粉较低的量子产率主要归因于它们较低热猝灭激活能。 总之，Ca2REZr2(AlO4)3∶Ce及CaGd2ZrSc(AlO4)3∶Ce是一类新型的能被蓝光LED激发的荧光粉。但从目前的性能看，该系列荧光粉离商业应用还有一定的距离，还需从结构及组成上对其优化改性，制备工艺也需进一步的改进提升。