论文摘要
白光LED因其体积小、寿命长、发光效率高、节能、环保等优点而引起人们的广泛关注,被称为是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。实现白光LED的途径有多种,目前综合考虑最成熟经济的方法是荧光粉涂覆光转换法,因此白光LED用荧光粉的制备和光谱性质成为研究的热点。碱土-稀土三元硫化物MRE2S4 （M=Ca, Sr, Ba; RE=La, Y）在2.3-3.6eV范围内具有带隙,是一种合适的发光材料基质。另外,MRE2S4具有良好的热稳定性、机械强度和红外投射等特性,制成的陶瓷材料是新型的红外窗口材料,因此研究稀土离子掺杂的BaY2S4荧光粉具有重要的理论意义和应用价值。Ho3+在可见光区具有丰富的能级,只要选择合适的基质就可能在可见光区实现多谱带发射。本文制备了BaY2S4:Ho3+荧光粉,发现它在蓝光激发下,在红、绿、蓝绿区都有发射,调节各个发射峰的强度比可得到蓝光激发的白光LED用荧光粉。为改善荧光粉的发光性质,本文从敏化发光、固溶体基质方面研究钬离子激活的BaY2S4荧光粉。1.新型荧光粉BaY2S4:Ho3+的制备和发光性质以BaCO3, Y2O3, Ho2O3和HN03为原料,CS2为硫化剂,采用高温固相法合成了BaY2S4：Ho3+荧光粉,并研究了其发光性质。在465nm蓝光激发下,其发射光谱呈现多谱带发射,主峰位于492 nm、543nm和661 nm处,分别对应于Ho3+的3F3→518、（5S2,5F4）→518和5F5→518跃迁发射。随钬离子的掺杂浓度的改变,可以调控荧光粉在蓝绿区、绿区和红区发射强度的分支比。结果显示选择合适的Ho3+掺杂浓度,能够得到一种蓝光激发的黄色荧光粉。2.稀土离子对BaY2S4:Ho3+荧光粉光谱性能的影响通过在BaY2S4:Ho3+荧光粉中掺杂一系列稀土离子,考察了RE3+种类和浓度对BaY2S4:Ho3+发光的影响。结果表明,稀土离子在BaY2S4:Ho3+荧光粉中都没有敏化增强荧光粉的发射强度。共掺杂稀土离子通过能级间的相互竞争或非辐射跃迁可拉近红区和绿区的发射强度比。3.固溶体对3+荧光粉发光性质的影响采用高温固相法合成了Ba（Y1-yAly）2S4:Ho3+荧光粉。XRD结果表明,Al3+在Ba（Y1-yAly）2S4基质中的固溶量为y≤0.3时,荧光粉样品为BaY2S4纯相,当y>0.3时,样品中出现了BaAl2S4杂相。Al3+离子在Ba（Y1-yAly）2S4:Ho3+中的固溶量（y）极大的影响了荧光粉的发射强度。随着Al3+离子掺杂浓度的增加,Ba（Y1-yAly）2S4:Ho3+的发射峰的位置不变,发射强度先增大后减少,当Al3+掺杂量为30 mol%时,Ba（Y1-yAly）2S4:Ho3+发光强度达到最大,其发光强度比未掺杂Al3+的增强了2.5倍。由于热稳定性和不易潮解等优良性能,Ba（Y1-yAly）2S4:Ho3+是一种很有应用前景的单基质白光LED用黄色荧光粉。4. BaY2S4:Eu2+,Tb3+荧光粉的合成与发光性质合成了BaY2S4:Eu2+,Tb3+荧光粉,荧光分析结果显示,它在紫外光激发下,发射光谱覆盖470 nm-650 nm的宽带。在BaY2S4:Eu2+,Tb3+荧光粉体系中,存在能量由Eu2+向Tb3+的传递。