摘要: 白光LED（WLEDs，White Light-emitting Diodes）作为新一代绿色照明光源，具有节能、环保、易控制等多方面的优势。目前主要通过蓝光芯片激发黄色荧光粉以及紫外芯片激发红绿蓝三基色荧光粉获得白光，但其存在发光不均匀、混合配比难调以及封装工艺复... 展开 白光LED（WLEDs，White Light-emitting Diodes）作为新一代绿色照明光源，具有节能、环保、易控制等多方面的优势。目前主要通过蓝光芯片激发黄色荧光粉以及紫外芯片激发红绿蓝三基色荧光粉获得白光，但其存在发光不均匀、混合配比难调以及封装工艺复杂等缺点。为了克服它们的缺点，人们将关注点转向在单一基质中能够同时发射蓝光和黄光，而获得白光的激活离子Dy3+。石榴石结构的化合物(Ln3Al5O12，LnAG)由于具有优异的物理化学及光学性质，已被证明是用来掺杂稀土离子的最佳基质之一。然而目前所获得的掺Dy3+体系的荧光粉，在紫外光激发下发射强度较低，且色坐标都偏离标准白光，限制了Dy3+在白光LED领域的应用。因此寻找合适的途径来提高Dy3+发射强度，并对Dy3+发光颜色进行调控使其更加接近标准白光，具有重要的意义和应用前景。 本论文尝试从两种途径提高Dy3+的特征发射强度，(1)优化Dy3+掺杂浓度，并采用不同三价离子取代Ln位，改变石榴石化合物的组成基质配方，优化激活离子的晶体场环境;(2)共掺敏化离子Bi3+。在光谱颜色调控方面，本论文通过共掺一定量Eu3+来弥补Dy+发射光谱中所缺失的红色成分，使其色坐标更加接近标准白光。 首先研究了当Ln3+位为Y3+时荧光粉的性能以及共掺敏化离子Bi3+对荧光粉性能的影响。采用溶胶凝胶低温燃烧法在1100℃时成功地制备了YAG∶Dy3+荧光粉，该荧光粉的发射强度随着Dy3+掺杂浓度的变化，出现了先增大后减小的趋势，在Dy3+掺杂量为6.0 mol％时达到最大值，YAG∶Dy3+体系中的浓度猝灭是由电多极的交叉弛豫作用引起的。共掺Bi3+后，最佳荧光粉组成为Y2.895Al5O12∶0.06Dy3+，0.045Bi3+，且荧光粉的发射强度提高了6倍左右。 其次研究了当Ln3+位为Gd3+时，即GAG∶Dy3+荧光粉的性能以及共掺Bi3+对荧光粉的性能影响情况。讨论了制备工艺中煅烧温度对荧光粉性能影响，并通过XRD和发光性能的分析，确定了最佳煅烧温度为1300℃。通过对不同Dy3+掺杂浓度的GAG∶Dy3+荧光粉的发光性能分析，得到最佳的Dy3+掺杂浓度仍然为6.0 mol％，Dy3+的浓度猝灭机制仍为电多极作用引起的交叉弛豫作用。共掺杂Bi3+后，Dy3+在GAG中的特征发射峰强度提高了10倍左右，且Bi3+到Dy3+的能量传递是由多极-多极相互作用引起的。对比YAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉与GAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉的发光性能发现YAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉的发射强度要大于GAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉的发射强度，而Bi3+的激发峰位置在GAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉中有略微右移，且从YAG∶Dy3+，Bi3+到GAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉，色坐标由蓝光边缘区域转向绿光边缘区域。 最后在共掺Bi3+基础上，进一步优化组成基质配方，研究了当Ln3+位为y3+/Gd3+时，即YGAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉的性能，分别探讨了Gd3+取代量以及Bi3+掺杂量对荧光粉性能的影响情况。随着Gd3+取代量的增加，Dy3+在482nm处的强度先增大后减小，在Gd3+取代量为20.0 mol％时达到最大值。与YAG∶ Dy3+，Bi3+和GAG∶ Dy3+，Bi3+荧光粉一样，在YGAG基质中，Bi3+的最佳掺杂浓度仍然为4.5 mol％，最佳荧光粉组成为(Y0.8Gd0.2)2895AG∶0.06Dy3+，0.045B3+。YGAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉的发射强度要明显大于YAG∶ Dy3+，Bi3+荧光粉和GAG∶Dy3+，Bi3+荧光粉中的强度。借助于紫外漫射光谱计算光学能带隙以及荧光寿命测试阐明了随着Gd3+含量增加发光强度下降的原因。同时探究了具有最高发光强度(Y0.8Gd0.2)2.895AG∶0.06Dy3+，0.045Bi3+荧光粉的热稳定性。在最佳组成基质荧光粉(Y0.8Gd0.2)2.895AG∶0.06Dy3+，0.045Bi3+中共掺入Eu3+对光谱颜色进行调控，当Eu3+掺杂量为0.5 mol％时，(Y0.8Gd0.2)2.895AG∶0.06Dy3+，0.045Bi3+，0.005Eu3+荧光粉的色坐标为(0.3334，0.3421)与标准白光色坐标(0.3333，0.3333)非常接近。 通过优化石榴石组成基质配方，共掺敏化离子Bi3+，在此基础上掺杂Eu3+而获得的(Y0.8Gd0.2)2895AG∶0.06Dy3+，0.045Bi3+，0.005Eu3+荧光粉是一种具有良好应用前景的紫外光激发的白光荧光粉。 收起