熒光粉作為白光LED系統(tǒng)中關(guān)鍵材料,直接影響著LED器件整體的發(fā)光性能。其中,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉相對于其它結(jié)構(gòu)熒光粉具有更加多樣化的結(jié)構(gòu)和組成,可為多種發(fā)光離子提供靈活的局部配位環(huán)境,從而可獲得優(yōu)異的發(fā)光特性,因此,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉作為理想的候選發(fā)光材料受到越來越多的關(guān)注,并在白光LED中展現(xiàn)出了誘人的應(yīng)用前景。本文系統(tǒng)地綜述了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉在藍(lán)色發(fā)光、綠色發(fā)光、黃色發(fā)光和紅色發(fā)光等方面的最新研究進(jìn)展,涵蓋了Bi³⁺、Eu²⁺/Eu³⁺、Ce³⁺和Mn⁴⁺等常見的發(fā)光離子,詳細(xì)討論了發(fā)光離子在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中發(fā)光性能的影響因素和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物的設(shè)計思路,最后,概述了該類熒光粉在應(yīng)用進(jìn)程中遇到的挑戰(zhàn),并對其未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：陶瓷學(xué)報. 2020,41(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：20 頁

【部分圖文】：

鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物的三種類型

式中，MMCT即EMMCT，為金屬離子之間電荷遷移所需的能量；ΔStokes為斯托克斯位移的能量，這可以從實驗數(shù)據(jù)中獲取。采用多種Bi3+離子摻雜氧化物來進(jìn)行驗證，如圖3所示，結(jié)果證明，利用ΔE大大縮小了灰色空間的范圍，對于發(fā)光來源的判斷，準(zhǔn)確度更高。圖3 不同Bi3+離子摻雜氧化物中主要的躍遷來源預(yù)測圖[31]

圖2 (a) Ca MO3(M=Zr,Sn,Ti):Bi3+熒光粉的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜以及相應(yīng)的發(fā)光原理圖；(b) Bi3+離子的激發(fā)態(tài)和MMCT在帶隙中的相對位置[30]由于Bi3+離子激活A(yù)BO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)藍(lán)色熒光粉的激發(fā)峰通常位于300 nm左右，甚至更低，這促使研究人員開發(fā)A2BB"O6型或AA"BB"O6型的雙鈣鈦礦基質(zhì)藍(lán)色熒光粉。如湖南人文科技學(xué)院的汲長艷課題組采用高溫固相法制備了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)藍(lán)色熒光粉Gd2Zn Ti O6:Bi3+[32]，該熒光粉為單斜晶系，空間群為P21/n，合成溫度為1300°C，在Gd2Zn Ti O6基質(zhì)中，位于B格位的Zn2+和Ti4+呈巖鹽結(jié)構(gòu)排列，Bi3+離子被認(rèn)為取代了Gd3+離子而占據(jù)了A格位。結(jié)果顯示，Gd2Zn Ti O6基質(zhì)在320-410nm之間存在較寬的吸收峰，其可能是來自于[Ti O6]和[Zn O6]八面體，在375 nm激發(fā)下，基質(zhì)能發(fā)出位于440-600 nm的藍(lán)綠光，如圖4(a)和(b)所示。當(dāng)摻入Bi3+離子時，在350-400 nm之間的吸收峰獲得了較大幅度地加強(qiáng)，這是因為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中的Bi3+離子在375 nm左右存在1S0→3P1的躍遷吸收，在375 nm激發(fā)下，熒光粉能發(fā)出位于400-500 nm的窄帶藍(lán)光，如圖4(c)和(d)所示，該藍(lán)光發(fā)射主要來源于Bi3+離子的貢獻(xiàn)，為3P1→1S0的躍遷發(fā)射。但是該熒光粉只有18%的量子效率(quantum efficiency,QE)，熱穩(wěn)定性也并不理想，在150°C時，發(fā)光強(qiáng)度衰減了接近一半，因此有待進(jìn)一步提升。長江師范學(xué)院的謝太平教授課題組將La3+離子取代Gd2Zn Ti O6中的Gd3+離子制備了新型藍(lán)色熒光粉La2Zn Ti O6:Bi3+，并進(jìn)一步通過將Mg2+離子部分置換Zn2+離子來調(diào)控Bi3+離子周圍的晶體場環(huán)境，成功將藍(lán)色熒光粉的量子效率提高到了75%[33]。


本文編號：3624931