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作为新一代固态照明光源,白光LED具有功耗低、寿命长、绿色环保等优点。荧光粉作为白光LED中不可缺少的重要部分,是白光LED发展的关键因素之一。目前商业化的白光LED主要是由蓝光LED芯片和YAG:Ce3+黄色荧光粉组成。由于YAG荧光粉的发射光谱中缺少红光成分,导致这种方法获得的白光LED显色指数偏低(Ra<80),色温偏高。硅酸盐荧光粉具有良好的化学稳定性,较高的发光效率,并且能被蓝光和紫外光有效激发,因此成为研究热点。但是硅酸盐荧光粉的发光强度和热稳定性相对于YAG和氮化物均有所不足,还需对其进行进一步地改善。通过氮化技术和稀土离子共掺杂技术,调节硅酸盐荧光粉的荧光光谱,提高它的发光强度和热稳定性,使其更加适用于白光LED。具体研究结果如下: (1)采用高温固相法在还原气氛下制备Sr1.99SiO4-3x/2Nx:0.01Eu2+荧光粉。对荧光粉样品进行XRD、EDS、荧光光谱、衰减寿命和热稳定性测试。XRD和EDS测试结果表明,N3-进入到Sr2SiO4:Eu2+基质晶格中,且没有改变其晶格结构。荧光光谱测试结果表明在蓝光和近紫外光的激发下,样品的发射光谱表现为绿-黄色宽带发射,发射峰位于540nm左右。氮化之后荧光粉的发光强度得到了很大提升,并且表现出了明显的红移。在370nm激发下,样品的发射光谱在450nm-520nm附近有明显的发射峰出现,这是由于Eu2+进入Sr2SiO4晶格中随机取代不同的格位(Sr(1)/(2))的Sr2+离子,形成两个发光中心Eu(1)和Eu(2)。Sr1.99SiO4-3x/2Nx:0.01Eu2+荧光粉热稳定测试结果表明,氮化可以有效提高它的温度稳定性。CIE色度图显示随着N3-浓度的增加,Sr1.99SiO4-3x/2Nx:0.01Eu2+荧光粉的发射光谱逐渐由绿光向黄光区转变。 (2)对Sr3SiO5:Eu2+荧光粉进行Si3N4掺杂,采用高温固相法制备Sr2.99SiO5-6xN4x:0.01Eu2+荧光粉。首先对荧光粉样品进行XRD、EDS测试。XRD、EDS和Rietveld结构精修结果表明,N3-进入Sr3SiO5基质晶格中取代部分O离子,形成了单一相的固溶体。样品的荧光光谱测试结果显示,Sr2.99SiO5-6xN4x:0.01Eu2+荧光粉在344nm紫外光的激发下发射出红橙光。随着N浓度的增加,Sr2.99SiO5-6xN4x:0.01Eu2+荧光粉发射光谱和激发光谱的强度明显增强。对荧光粉样品进行热稳定性测试,测试结果表明,N3-离子的掺入可以显著提高荧光粉的热稳定性,使之更适合应用于白光LED。最后将Sr2.99SiO5-6xN4x:0.01Eu2+荧光粉与蓝光芯片组合,获得了显色性较好(Ra=84.5)的白光LED。 (3)采用高温固相法制备SrSi2O2N2:xEu2+,yCe3+荧光粉。根据Eu2+离子浓度的变化对SrSi2O2N2:xEu2+荧光粉发光强度的影响,确定了Eu2+离子的最佳浓度。在此基础上对SrSi2O2N2:xEu2+荧光粉进行CeO2和Li2CO3掺杂,Li2CO3作为电荷补偿剂。通过对样品XRD分析,确定了Ce3+、Eu2+离子进入SrSi2O2N2基质晶格中并取代Sr2+离子。通过样品的荧光光谱和Eu2+离子的荧光衰减曲线,研究了Ce3+、Eu2+共掺对SrSi2O2N2:xEu2+,yCe3+荧光粉发光性能的影响,以及Ce3+和Eu2+离子之间能量传递的机制。SrSi2O2N2:0.03Eu2+,yCe3+荧光粉的荧光光谱和热稳定性曲线显示,Ce3+和Eu2+共同掺杂能够提高荧光粉的发光强度和热稳定性。