几种稀土离子掺杂新型LED用发光材料的合成及性能研究

来源 :郑州轻工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:austdqxy
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白光LED具有节能环保和发光颜色可调等优点,目前已广泛应用于照明和显示领域。发光材料作为荧光粉转换型白光LED的重要组成之一,已经成为新一轮的研究热点。然而目前能被紫外光或蓝光芯片激发、能满足商用的发光材料相对较少。所以,研究和开发具有优异性能的新型发光材料对LED照明的发展有着重要的理论和现实意义。本文通过高温固相法合成了稀土硼酸盐、铌(钽)酸盐和钨酸盐发光材料,并探究了他们的发光性能,具体研究内容如下:1、以K3YB6O12为基质合成了K3YB6O12:Ce3+,Tb3+、K3YB6O12:Bi3+,Eu3+和K3YB6O12:Sm3+发光材料。并对其结构、发光性能、荧光寿命、浓度猝灭机理、能量传递机理等进行了分析讨论。K3YB6O12:Ce3+,Tb3+发光材料在紫外光(365 nm)激发下,可以实现从蓝色到绿色的可调谐发光颜色。根据理论公式计算并确定了Ce3+→Tb3+能量传递的临界距离、效率和机理。Bi3+,Eu3+共掺杂发光材料由于Bi3+→Eu3+的能量传递现象,从而在紫外区域产生宽激发特性。随着Eu3+含量的增加,Bi3+→Eu3+的能量传递变得越来越有效,从而实现了发光颜色由紫外→蓝→红色的可调性,详细研究了Bi3+→Eu3+能量传递的效率和机理。K3YB6O12:Sm3+发光材料,在403nm激发下发出橙红色的光,Sm3+离子的最佳掺杂浓度约为0.05。这些结果表明,K3YB6O12:Ce3+,Tb3+、K3YB6O12:Bi3+,Eu3+和K3YB6O12:Sm3+发光材料在近紫外激发白光LED中具有潜在的应用。2、采用高温固相法合成了NaKLaNbO5:Eu3+、NaKLaNbO5:Dy3+和NaKLaMO5:Sm3+(M=Nb,Ta)发光材料。并对所合成材料的晶体结构、光谱性质、微观结构、量子效率和热稳定性等进行了研究。NaKLaNbO5:Eu3+发光材料,蓝光(464 nm)激发后,在606 nm处呈橙红色发射,最佳掺杂浓度为20%。使用NaKLa0.8Eu0.2NbO5发光材料作为橙红色组分制备的白光LED器件,相关色温(CCT)为5712 K,显色指数(CRI)为83.2。NaKLaNbO5:Dy3+发光材料,Dy3+最佳掺杂浓度约为5%,计算得出Dy3+离子之间的能量转移临界距离为17.45?。Dy3+的衰减寿命非常短(<1ms)。此外,还研究了NaKLa0.95Dy0.05NbO5发光材料的热稳定性。NaKLaMO5:Sm3+(M=Nb,Ta)发光材料可以被近紫外光(406 nm)激发,在664 nm处发出红光。Sm3+的最佳掺杂浓度为0.03(3mol%)。NaKLa0.97Sm0.03Ta1-xNbxO5系列发光材料中,随着Nb5+含量(x)的增加,发射强度逐渐增强,直至Ta5+完全被Nb5+取代。因此NaKLa0.97Sm0.03NbO5发光材料具有最佳的发光性能,并对其内部量子效率、CIE色坐标和热稳定性进行了详细的研究。结果表明,NaKLaNbO5:Eu3+、NaKLaMO5:Sm3+(M=Nb,Ta)可作为白光LED的红色发光材料,NaKLaNbO5:Dy3+可应用于黄色发光材料。3、通过碱金属离子取代优化NaLaMgWO6:Eu3+发光材料的发光性能。采用传统的高温固相法制备了一系列Na1-xLix/2Kx/2La0.6Eu0.4MgWO6发光材料。研究了所制备材料的物相结构、发光性能以及在荧光转化实现白光LED中的应用。研究表明,Li+/K+离子部分取代Na+离子可显著提高Eu3+的红色发射。用近紫外芯片,以Na0.7Li0.15K0.15La0.6En0.4MgWO6为红光组分,混合商用蓝/绿荧光粉制备的LED器件CIE色坐标为(0.3045,0.3354),相关色温CCT为6911K,显色指数CRI为79.5。结果表明,Na1-xLix/2Kx/2La0.6En0.4MgWO6发光材料在近紫外激发白光LED中有潜在应用。
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