《LED荧光粉》PPT课件.ppt

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1、新型白光 LED荧光粉的 制备与发光特性研究 报告人：林 林 研究方向：稀土掺杂发光材料 引言 LED简介 LED = Light Emitting Diode 发光二极管 半导体器件：电能 光能 LED优势：功率需求低、驱动特性好、响应 速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色 环保、发光效率不断提高 新一代的固态 照明光源！ 白光 LED适于照明，最受重视 LED应用 LED 路 灯 LED 户 外 显 示 屏 LED 球 泡 灯 LED 地 埋 灯 白光 LED 结构 1W大功率白光 LED实图 主流方案：半导体芯片（电致发光） +LED 荧光粉（光致发光） =白光 荧光粉要求：宽带激发（适

2、应范围广）、 宽带发射（显色性好） 实现方案： 蓝光 InGaN芯片 （ 460nm） +黄绿光荧光粉 +红 光荧光粉 近紫外 InGaN芯片 （ 390 410nm） +三基色荧光粉 （存在再吸收，发光效率低） 近紫外 InGaN芯片 +单一白光荧光粉 优点： 光色仅由荧光粉决定，不受电流变化影响 能被紫外芯片有效激发的高效荧光粉种类更多，有更大的选择空间 红光荧光粉： 钨酸盐、钼酸盐为热点，纳米材料发光和能量传递过程受重视 可选掺杂离子： Eu3+、 Sm3+、 Pr3+等等 Gd2MoO6:Sm3+（ Chen， 2011， Applied Physics Letters） Y2MoO6

3、:Eu3+（ Deng， 2011， Optics letters） CaMoO4:Sm3+,Eu3+ （ Ye， 2011， Journal of Alloys and Compounds） 近紫外激发白光荧光粉： 光色搭配是研究重点，磷酸盐、硅酸盐为热点，能量 传递研究较为重视 可选掺杂离子： Dy3+、 Eu2+、 Mn2+、 Ce3+等等，常 用离子对搭配光色 Li2CaGeO4: Ce,Dy ( Meng, 2010, Journal of Luminescence) M3MgSi2O8 (M: Ba, Sr, Ca) :Eu2+ (Yonesaki, 2009, Journal o

4、f Solid State Chemistry) Ca5MgSi3O12: Eu2+, Mn2+(Wang, 2009, Materials Letters) 总结： 寻找新的材料 现有材料优化发光性能 发光机理做进一步研究，尤其是能量传递 本组研究方向 钼酸盐基质红光、白光荧光粉 硅酸盐基质白光荧光粉 制备方法 高温固相法 现阶段用于工业生产发光材料最常用的方法 原料：氧化物、金属碳酸盐、适量的高纯稀土氧 化物、少量助熔剂 手工或机器研磨使原料接触、混合，高温烧结 1. Y2(MoO4)3:Dy3+白光荧光粉 250 300 350 400 450 500 0 1x10 6 2x10 6 3

5、x10 6 4x10 6 5x10 6 6x10 6 Int en sit y /a .u . W a ve length/nm CT B 6 H 15 /2 6 P 7/ 2 6 P 5/ 2 4 F 7/ 2 4 G 11 /2 4 I 15 /2 4 F 9/ 2 em =574 nm 图 1.2 Y2(MoO4)3:5.0%Dy3+的激发光谱 ( em=574nm) 适用于近紫外芯片 -387nm处有很强 的激发峰 400 450 500 550 600 650 700 0 1x10 6 2x10 6 3x10 6 4x10 6 5x10 6 6x10 6 1 2.5 7.5 5 6

6、H 11 /2 4 F 9/ 2 6 H 15 /2 4 F 9/ 2 6 H 13 /2 4 F 9/ 2 e x =387 nm Int en sit y a. u . W a ve length nm 4 10 图 1.3 不同掺杂浓度下 Y2(MoO4)3:Dy3+的发射光谱 ( ex=387nm) Dy3+特征发射 5mol%为最佳掺杂 浓度 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 .

7、 4 2 0 . 4 4 Y X bl ue red purpl i sh purple re d p u r p l e r e d d i s hp u r p l e o r a n g e r e d d i s h re d orange ye l l ow 560 530 470 greenis h b l u e b lue gre e n yel l o wi sh g r een blui sh gree n Gr e e n Y color coordination X col or coordi nati on 图 1.4 不同掺杂浓度下 Y2(MoO4)3:Dy3+的色

8、坐标图 (ex=387nm) 387nm激发下，不同 Dy浓度掺杂的荧光粉的发 光均在白色区域中 2. Ca2MgSi2O7:Ce3+,Eu2+白光荧光粉 400 450 500 550 600 650 700 0 1x 10 4 2x 10 4 3x 10 4 4x 10 4 5x 10 4 6x 10 4 Int en sit y /a .u . W ave length/nm 0 . 5 % 1% 0 . 1 2 5 % 0 . 0 5 % 图 3.5 Ca2MgSi2O7:2.0%Ce3+,xEu2+(x=0.05%,0.125%,0.5%,1.0%) 发射光谱 (ex=360nm)

9、Ce3+紫蓝光发射随着 Eu2+掺杂浓度增加而逐渐减 弱 ， 说明在 Ca2MgSi2O7:Ce3+,Eu2+中存在 Ce3+向 Eu2+ 能量 传递 0 .0 0 0 0 .0 0 2 0 .0 0 4 0 .0 0 6 0 .0 0 8 0 .0 1 0 0 .7 5 0 .8 0 0 .8 5 0 .9 0 0 .9 5 1 .0 0 C (a) 0 .0 5 .0 x 1 0 -5 1 .0 x 1 0 -4 0 50 100 150 200 250 300 experi m ent Fi t C urv e 1 C 2 (b) 图 3.6 T随 Eu2+浓度变化的趋势图（ a）， 0

10、/随 Eu2+浓度变化的线性拟合图（ b） 0 1 II sT 随着 Eu2+逐渐增大，有效传 递能量 T逐渐增大，说明 Eu2+ 发射光增强主要是由于 Ce3+向 Eu2+的高效能量传递 3/0 nC 0/与 C2（ n=6） 线性关 系，能量传递机理电偶极 与电偶极起主导性作用 相关系数 r=0.9936 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 blue re d purplish purpl e r ed pu rpl e re ddi s

11、 h p u r p l e orange r ed d i sh r e d o r a n g e y e ll ow 560 530 470 g r e e n is h blue b l u e g r e e n y e l l owi s h gre e n b l u i s h g r e e n Green Y co l o r co o r d i n ati o n X col o r c o o r d i n a ti o n Eu 2+ 0 . 0 5 % 0.125 % 0.5% 1% 图 3.7 Ca2MgSi2O7:2%Ce3+,xEu2+（ x=0.05%，

12、 0.125%， 0.5%， 1.0%）发射光谱的色坐标 (ex=360nm) 近紫外光激发下，调节掺杂浓度可调节光色， Ce3+,Eu2+掺杂比例适当时可实现白光 3. Y2(MoO4)3: Eu3+,Sm3+红光荧光粉 研究 Eu3+ Sm3+、 Sm3+ Eu3+能量传递 研究中 本组近期文章 龚慧、林林、丘志海、郑志强等，适用于 近紫外 LED芯片的白光荧光粉 Y2(MoO4)3:Dy3+的发光特性，人工晶体学 报 ,2011 丘志海、林林、龚慧，郑志强等 . 新型 WLED荧光粉 Ca2MgSi2O7:Ce3+,Eu2+的能量 传递和光色研究 J. 中国稀土学报 ,2011 研究继续进行，欢迎同学参与！