稀土掺杂锶铝硅系发光微晶玻璃的研究

题名:稀土掺杂锶铝硅系发光微晶玻璃的研究
作者:王倩
学位授予单位:武汉理工大学
关键词:稀土掺杂;;锶铝硅微晶玻璃;;析晶;;发光性能;;LED
摘要:
 以大功率白光发光二极管(light emitting diode, LED)器件为核心的半导体照明技术以其具有发光效率高、寿命长、节能环保、体积小等优点,在生产生活中具有广泛的应用前景,并有望作为固体光源来替代传统照明。目前LED器件主要是由涂敷环氧树脂与荧光粉的混合体对LED芯片进行封装,在实际应用中存在荧光粉老化、Neodymium magnets亮度下降、环氧树脂导热差、老化变色、寿命缩短等问题,严重影响了白光LED的发光效率和使用寿命。因此本课题采用微晶玻璃作为基质材料,将稀土氧化物掺杂其中,来寻求一种新型的高显色性、耐高温、耐腐蚀、抗老化的发光材料。
 实验制备了一系列Sm3+、Tb3+、Ce3+单掺以及双掺的SrO-Al2O3-SiO2(SAS)发光玻璃及微晶玻璃,通过调整SrO、Al2O3、晶核剂以及稀土氧化物的相对含量,优化热处理制度,利用XRD、SEM、荧光光谱等测试手段,研究了基础玻璃组成、热处理制度、稀土氧化物种类与浓度等对SAS微晶玻璃析晶行为及发光性能的影响。结果表明：
 1.得到的SAS微晶玻璃的主晶相为颗粒状单斜锶长石(SrAl2Si2O8),当SrO:Al2O3=10：7,TiO2：ZrO2=3：1(wt%)时,可以形成析晶情况及发光性能良好的微晶玻璃；
 2.相比核化温度,晶化温度对析晶行为及发光性能的影响较大,随着晶化温度升高,微晶玻璃内部晶粒尺寸增加,析晶率增大,发光强度提高；
 3.Sm3+掺杂的SAS微晶玻璃在405nm紫光或475nm蓝光的激发下在565nm、605 nm、650 nm和715nm处发射绿光和橙红光,分别对应Sm3+的4G5/2→6Hj/2(j=5,7,9,11)跃迁,随着Sm3+浓度从0.05 mol%增加到0.15 mol%,发射强度逐渐增强；
 4.Tb3+掺杂的SAS微晶玻璃在376nm紫外光激发下在489nm、547nm、588nm和623nm处有分别对应于Tb3+5D4→7Fj(j=6,5,4,3)跃迁的特征发射峰,分别发射蓝光、绿光、黄光和红光,能实现白光发射。随着热处理温度的升高,样品光色在色度图上由蓝光与白光交界处向中心白光移动,当核化温度为950℃,晶化温度为1150℃(各保温3小时)时,样品最接近中心白光,但是色温相对偏高；
 5.Ce3+掺杂的SAS微晶玻璃除了在475nm的蓝光激发下发出红光外,在245nm-300nm宽广的紫外区间内的任何波长激发Ce3+,在420nm-480nm区域内都有很强的蓝光发射。随着热处理温度和掺杂浓度的提高,发光强http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php度逐渐增大,当Ce3+浓度增加到0.15mol%时,发生浓度猝灭；
 6.Sm3+与Tb3+双掺的SAS微晶玻璃在478nm-485nm范围内可以同时被激发,共同体现Sm3+和Tb3+的发射峰。Tb3+离子对Sm3+存在着敏化作用,能加强Sm3+的发光。当Sm3+：Tb3+=1：1(mol%)时,样品的整体发光强度最高；当Sm3+：Tb3+=1：2/1：3(mol%)时,能实现白光发射,且比单掺Tb3+的样品色温更低,更靠近中心白光,当Sm3+：Tb3+=1：2(mol%)时,总体发光效果最好,此时色坐标为(0.344,0.298),有望应用于白光LED器件。
学位年度:2010