【摘要】：白光LED被認(rèn)為是第四代的照明光源,具有發(fā)光效率高、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。以綠色和紅色熒光粉替代YAG:Ce3+黃色熒光粉配合藍(lán)光LED組成白光LED,可提高顯色指數(shù)、降低色溫。當(dāng)前白光LED用綠色熒光粉中,石榴石結(jié)構(gòu)的LuAG:Ce3+熒光粉具有熱穩(wěn)定性好、量子效率高、藍(lán)光吸收強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。LuAG:Ce3+熒光粉的制備通常采用高溫固相法,該合成方法存在燒結(jié)溫度高、微觀形貌難控制和樣品顆粒粒徑大且不均一等缺點(diǎn)。相比而言,熔鹽法可以有效克服高溫固相法的缺點(diǎn),降低合成溫度、縮短燒結(jié)時(shí)間、改善樣品形貌�；诖�,本文通過熔鹽法合成了一系列同屬石榴石結(jié)構(gòu)的LuAG:Ce3+綠色熒光粉、BaLu2Al4SiO12:Ce3+(Ba2+-Si4+部分替代LuAG 中 Lu3+-Al3+構(gòu)成)及MxBa1-xLu1.94Al4SiO12:Ce3+(M=Sr,Ca)熒光粉,并對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌、發(fā)光性能進(jìn)行了研究。主要研究工作結(jié)果如下:(1)利用NaNO3、KNO3和Na2CO3組成的混合熔鹽兩步燒結(jié)成功制備出了 Lu3-xCexAl5O12(x=0.03～0.15)系列綠色熒光粉。采用熔鹽法制備Lu3-xCexAl5O12(x=0.03～0.15)熒光粉,二次燒結(jié)溫度為1500℃,相比于高溫固相法降低了約300℃,且合成的樣品顆粒分散性較好,表面光滑,粒徑較細(xì),平均粒徑約為0.54 μm。確定了最佳的Ce3+摻雜濃度為x=0.12,當(dāng)摻雜濃度高于臨界濃度時(shí),發(fā)生了明顯的濃度猝滅現(xiàn)象,這是由于受到電偶極——電偶極的相互作用。通過調(diào)節(jié)Ce3+摻雜濃度可以對(duì)熒光粉的光色進(jìn)行調(diào)控,隨著Ce3+濃度的增大,Lu?3-xCexAl5O12(x=0.03～0.15)熒光粉的發(fā)光顏色由淺綠色變成黃綠色。(2)利用NaF和KF作為熔鹽,運(yùn)用熔鹽法一步燒結(jié)成功制備出了一系列BaLu2-xAl4SiO12:xCe3+(0.02≤x≤0.08)熒光粉,通過調(diào)控熔鹽用量、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間開展了性能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。確定了最佳的熔鹽用量、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間分別為R=1.0、1200℃和6 h。在不同熔鹽用量下,均能制備出純的目標(biāo)產(chǎn)物,且樣品顆粒的粒徑大小隨熔鹽用量的增加而增大。但是,當(dāng)熔鹽的用量過多時(shí),顆粒將異常生長(zhǎng),樣品的形貌變得不規(guī)則、粒徑分布不均勻,發(fā)光強(qiáng)度也隨之降低。隨著燒結(jié)溫度升高以及保溫時(shí)間的延長(zhǎng),顆粒的粒徑也會(huì)隨之增大,且雜相逐漸消失。但是,當(dāng)燒結(jié)溫度進(jìn)一步升高或保溫時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí),加速了熔鹽的揮發(fā),導(dǎo)致樣品顆粒發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象,且發(fā)光性能也隨之下降。(3)通過堿土金屬陽離子Sr2+或Ca2+部分取代基質(zhì)陽離子Ba2+,同樣是通過熔鹽法,一步燒結(jié)成功制備出了 MxBa1-xLu1.94A14SiO12:Ce3+0.06(M=Sr,Ca)綠色熒光粉。隨著Sr2+或Ca2+的摻雜量增加晶胞發(fā)生收縮,樣品發(fā)光強(qiáng)度先增大后減小,當(dāng)Sr2+或Ca2+摻雜量分別為x=0.05和x=0.10時(shí)達(dá)到最大值。對(duì)于M=Sr的樣品,發(fā)射峰波長(zhǎng)從507 nm紅移至516nm。對(duì)于M=Ca的樣品,發(fā)射峰波長(zhǎng)從509 nm紅移至514.2nm。當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí),Sr=0.05和Ca=0.10樣品的發(fā)光強(qiáng)度,分別維持在室溫下的77%和74%,表現(xiàn)出了良好的熱穩(wěn)定性能。
【圖文】：

圖 1-1 為 LED 的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理的示意圖。作為結(jié)構(gòu)型的 LED，由 LED 芯陽極、反光罩、環(huán)氧樹脂透鏡和連接導(dǎo)線組成。作為 LED 的最核心組件，L要是由 P 型和 N 型半導(dǎo)體所組成的，，其間還有一個(gè)過渡層被稱為 p-n結(jié)。在電壓的情況下，p-n結(jié)中的 N 區(qū)的電子朝+向擴(kuò)散，注入結(jié)區(qū)，P 區(qū)的空穴朝向擴(kuò)散，也注入到結(jié)區(qū)之中。由于勢(shì)壘的作用，進(jìn)入結(jié)區(qū)之中的電子和空穴區(qū)中，形成反轉(zhuǎn)分布的粒子數(shù)，反轉(zhuǎn)分布的電子與空穴經(jīng)躍遷發(fā)生復(fù)合，產(chǎn)射發(fā)光�？梢酝ㄟ^增大禁帶寬度，使 N 區(qū)和 P 區(qū)減少對(duì)發(fā)光的吸收。為了增穴的復(fù)合發(fā)光概率，可以增加量子阱等發(fā)光層結(jié)構(gòu)，來提高 LED 的發(fā)光的

圖 1-2 三基色組合構(gòu)成的白光 LED 芯的三基色熒光粉與其相對(duì)應(yīng)的 LED別產(chǎn)生的三基色光復(fù)合而生的，由發(fā)射波長(zhǎng)與發(fā)射強(qiáng)度的變化對(duì)復(fù)合一個(gè)的方案具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要獲得性能比較好的白光，如圖 1-3（已經(jīng)十分成熟，在商業(yè)上符合這類現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)，能被有效激發(fā)的熒ED 的方式下，也不是十全十美的，和透光率較弱。除此之外，若紫外D 器件的使用壽命也將會(huì)因此而縮人們對(duì)其制備工藝和技術(shù)的加以改的一個(gè)可行性方向，市場(chǎng)前景也被AG:Ce 熒光粉。如圖 1-3（b）所示
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ422;TN312.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2612560