文档介绍：博士学位论文
白光 LEDs 用多变硅酸盐荧光粉制备及发光
性能研究
SYNTHESIS AND LUMINESCENCE PROPERTIES
OF VERSATILE SILICATE PHOSPHORS IN
WHITE LIGHT-EMITTING DIODES
陆正武
哈尔滨工业大学
2012 年 6 月
国内图书分类号:O69 学校代码:10213
国际图书分类号:542 密级:公开
工学博士学位论文
白光 LEDs 用多变硅酸盐荧光粉制备及发光
性能研究
博士研究生: 陆正武
导师: 翁履谦教授
申请学位: 工学博士
学科: 材料学
所在单位: 深圳研究生院
答辩日期: 2012 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: O69
: 542
Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
SYNTHESIS AND LUMINESCENCE PROPERTIES
OF VERSATILE SILICATE PHOSPHORS IN
WHITE LIGHT-EMITTING DIODES
Candidate: Zhengwu Lu
Supervisor: Prof. Lvqian Weng
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: Materials Science
Affiliation: School of Shenzhen Graduate
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
固态照明是 21 世纪非常有前景的人造光源。目前固态照明主要是半导体照
明,即发射白光的发光二极管——白光 LEDs 灯。然而,白光 LEDs 灯中仍存在
许多有待解决的问题,比如白光 LEDs 的光输出耦合效率。因此,本课题的研
究内容主要是针对解决白光 LEDs 光输出效率问题进行展开,研究了一锅法、
硝酸盐-凝胶工艺制备复合碱土铝硅酸盐荧光粉,为解决白光 LEDs 器件中不同
基质荧光粉之间相互反应、分散性和稳定性等问题提供了技术路线。另外,采
用水热法制备的多种新的微/纳米结构碱土硅酸盐荧光粉很可能成为白光 LEDs
用荧光粉中的新体系。
本文提出了一种新的合成思路用于制备白光 LEDs 用复合发光材料。首先
各组分以溶液法的方式变成单一、均匀的前驱体,然后在特定温度热处理时各
组分在单一基质中自发地完全分相,最终整合成复合发光材料。研究结果表明,
3+
Eu 掺杂复合荧光粉 SrAl2Si2O8/SrAlSi1/2O7/2,在 380nm 近紫外光激发下,单一
基质能够同时发射红色(~616nm)和蓝色(~440nm)两种可见光。通过掺杂合
适的稀土离子浓度或调节初始前驱体成分,能够实现红色和蓝色这两种单色光
发光强度的可控。
研究了热处理工艺对复合荧光粉相转变过程的影响。研究结果表明,前驱
体从 540 到 700oC 范围开始发生相转变,在完全分成两相前主要中间相有
o
Sr2SiO4、Sr3Al2O6、SrAl2O4 和六角 SrAl2Si2O8。1300 C 退火 36h 后,所有的氧
化物全部转化成单斜 SrAl2Si2O8 和四角 SrAlSi1/2O7/2。由于所形成的两相是单一
前驱体通过自发分相获得,因此能够保证基质中两相的均匀分布。
研究了 Eu 多重态结构在复合荧光粉基质中的变化。研究结果表明,在高温
3+ 2+
空气氛围中 Eu 还原成 Eu 的反应发生在 SrAl2Si2O8 晶格中,而在 SrAlSi1/2O7/2
晶格中没有发生。换句话说,在高温空气氛围中 SrAl2Si2O8 基质比 SrAlSi1/2O7/2
更易于将 Eu3+离子还原成 Eu2+态。
本文提出了水热法制备白光 LEDs 用硅酸盐类荧光粉材料中新的技术方案,
即在水热法制备硅酸盐类荧光粉中采用有机碱源(比如二齿配合物,乙二胺)
替换