白光二极管(LED)具有高效、节能、环保、寿命长等优点,作为新一代照明光源将是照明领域未来发展的必然趋势。但是,"散热出光"问题直接影响着白光LED的工作稳定性,急待解决。改进荧光粉的热猝灭性能是解决此问题的关键,本项目拟通过对不同颗粒尺寸的钪硅酸盐荧光粉的温度猝灭特性进行研究,探索一条通过调控粉体粒径来改善荧光粉热猝灭性能的研究路线,以寻找适用于白光LED的低热猝灭荧光材料。主要研究内容有从钪硅酸盐体系出发,探索微、纳米尺寸无机荧光材料可控合成方法并研究所合成的无机荧光材料的发光性能,尤其是发光温度特性;研究荧光材料粒径大小与发光性质和热猝灭性质之间的关系及相应机理并指导后续合成;将制得的荧光材料制成LED器件,研究其发光性能。这将为低热猝灭荧光材料的进一步研发提供实验基础和理论模型,在发光学、材料科学方面具有较强的学术意义,并且有明确的应用前景。
Submicron sized;Thermal quenching;Scandium silicate;Phosphors;
本项目拟通过对不同颗粒尺寸的钪硅酸盐荧光粉的温度猝灭特性进行研究,探索一条通过调控粉体粒径来改善荧光粉热猝灭性能的研究路线,以寻找适用于白光LED的低热猝灭荧光材料。主要研究内容及重要结论如下(1)在较低温度下用溶胶燃烧法制备了形貌较好的亚微米级Ca2.40Lu0.54ScMgSi3O12:0.06Ce3+荧光粉,其发光峰值比高温固相法样品红移了10 nm,并观察到了良好的热猝灭性质,但发光强度相比于微米级样品稍有降低;(2)用溶胶凝胶法制备了不同粒径大小的Ca2.955Sc2Si3O12:0.03Ce3+,0.015Tb3+ 亚微米级荧光粉并对其成相、形貌和发光性质进行了表征。亚微米级荧光粉相比于高温固相法制备的微米级荧光粉,形貌更均匀,发光强度更强,且制备温度有所降低,具有明显的优越性。热猝灭性质虽在较低温度范围内有所改进,但在整个LED工作温度范围内尚未达到要求,这与溶胶凝胶过程的条件控制有关;(3)在助熔剂LiF辅助下用溶胶燃烧法制备了亚微米级Ca2.97Sc2Si3O12:0.03Ce3+荧光粉,发现此方法不仅可降低荧光粉的合成温度达500 oC, 且制备出的荧光粉发光性质优于传统高温固相法样品,不仅发光强度提高,发光热猝灭性质也在整个LED工作温度范围内有所改进;(4)将(2)、(3)中所得荧光粉与蓝光芯片结合制备了LED 模型,这两种荧光粉都能够吸收芯片发出的蓝光发射出黄绿光,可看做是适用于白光LED的黄绿光荧光材料;(5)分析荧光粉热猝灭性质和颗粒粒径之间的关系,发现荧光粉的热猝灭性质的确与颗粒粒径有关,但其还与荧光粉的合成方法和表面性质等有关,目前尚不能用透彻的理论对其进行解释。而文献中常见的用Arrhenius公式对荧光粉的发光强度变化进行拟合得到的热猝灭激活能数据往往不与实际相符。这都需要进一步的研究探索。本项目实施过程中严格按照项目的计划进行并顺利完成项目所制定的目标。目前发表SCI论文8篇,EI论文2篇。