LED用YAG：Ce3+荧光粉的表面改性研究

论文摘要

粉体表面改性是指用物理、化学、机械等方法对粉体物料表面进行处理,根据应用的需要有目的地改变粉体表面的物理化学性质,如表面晶体结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和反应特性等等,以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。在白光LED器件的制备中,荧光粉是非常关键的材料,它的性能直接影响白光LED的亮度、色坐标、色温及显色性等。由于外界因素和发光材料本身的原因,未经过处理的荧光粉往往存在粉末团聚、表面电性能与化学性能不稳定的现象,使得热猝灭温度较低,制成的白光LED发光不均匀、容易被黑化等等,致使我们不得不寻找一种新的方法来改善荧光粉的稳定性。对荧光粉表面进行包覆处理,是一种有效的方法。粉体的表面包覆是根据其需求在其表面引入一层包覆膜层,通过在粉体表面涂敷一层化学组成不同的包覆膜,用于改善粉体团聚、烧结及耐劣化、耐腐蚀等诸多性能,也可改善材料的强度和韧性。本文选用热稳定性好、无色透明的SiO2为包覆物。实验以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,采用溶胶法对YAG:Ce3+荧光粉进行表面包覆SiO2膜的研究,以解决其在使用过程中突出的热劣化问题。通过实验,研究了溶胶包覆工艺过程以及包覆时间、包覆温度、pH值、热处理温度与时间,包覆量等因素对包覆效果的影响,优化了工艺参数。采用X射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,激光粒度仪以及荧光光度计等进行了测试分析与表征。X射线衍射谱图分析表明,包覆后样品的晶相组成并未改变,包覆过程中并没有引入杂相。透射电子显微镜分析表明,包覆样品YAG:Ce3+荧光粉颗粒的表面上包覆了一层均匀的连续的致密的薄膜,此薄膜由能谱测试确定为SiO2膜层。包覆样品的荧光光谱和热劣化实验表明,包覆膜不会改变样品的激发光谱和发射光谱,仅相对强度有微弱降低,而包覆YAG:Ce3+荧光粉的耐热劣化性能得到大大提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 3+荧光粉的研究背景'>1.2 白光LED 用YAG:Ce³⁺荧光粉的研究背景
• 3+荧光粉的研究现状'>1.2.1 白光LED 用YAG:Ce³⁺荧光粉的研究现状
• 3+荧光粉的制备方法'>1.2.2 白光LED 用YAG:Ce³⁺荧光粉的制备方法
• 3+荧光粉的应用及存在问题'>1.2.3 白光LED 用YAG:Ce³⁺荧光粉的应用及存在问题
• 3+荧光粉的表面改性'>1.3 白光LED 用YAG:Ce³⁺荧光粉的表面改性
• 1.3.1 表面改性的目的
• 1.3.2 表面改性的方法
• 1.3.3 荧光粉表面包膜种类
• 3+荧光粉的表面改性研究'>1.3.4 YAG:Ce³⁺荧光粉的表面改性研究
• 1.4 本论文研究的内容与意义
• 1.4.1 本论文研究的内容
• 1.4.2 本论文研究的意义
• 第2章 原料、设备与测试
• 2.1 原料与设备
• 2.1.1 实验原料及试剂
• 2.1.2 实验仪器与设备
• 2.2 测试
• 2.2.1 X 射线粉晶衍射测试
• 2.2.2 扫描电子显微测试
• 2.2.3 透射电子显微测试
• 2.2.4 激光粒度测试
• 2.2.5 能谱测试
• 2.2.6 荧光光谱测试
• 2.2.7 耐热衰减实验
• 3+荧光粉的包覆工艺研究'>第3章 YAG:Ce³⁺荧光粉的包覆工艺研究
• 3+荧光粉的特征分析'>3.1 YAG:Ce³⁺荧光粉的特征分析
• 3.1.1 XRD 分析
• 3.1.2 SEM 分析
• 3.1.3 TEM 分析
• 3.1.4 荧光光谱分析
• 3.2 包覆物的选择
• 3.2.1 包覆物选择的原则
• 3.2.2 包覆物的确定
• 3.3 包覆工艺实验研究
• 3.3.1 实验过程
• 3.3.2 包覆样品的表征与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 结果与讨论
• 4.1 包覆工艺的影响
• 4.1.1 扫描电子显微分析
• 4.1.2 透射电子显微分析
• 4.2 包覆温度的影响
• 4.2.1 粒度
• 4.2.2 荧光光谱
• 4.3 包覆时间的影响
• 4.3.1 粒度
• 4.3.2 荧光光谱
• 4.4 热处理温度的影响
• 4.4.1 粒度
• 4.4.2 荧光光谱
• 4.5 热处理时间的影响
• 4.5.1 粒度
• 4.5.2 荧光光谱
• 4.6 包覆量的影响
• 4.6.1 粒度
• 4.6.2 荧光光谱
• 4.7 包覆样品的热劣化性能
• 4.8 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果
• 攻读学位期间参与项目