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在全球能源短缺的大背景下,半导体发光二极管(LED)作为一种新型光源,在照明市场上的前景备受全球瞩目。与第一代(白炽灯)和第二代(荧光灯)照明光源相比,它具有发光效率高、使用寿命长、无污染、可使用低电压和低电流、可小型化和轻薄化、节能等一系列优点。随着世界能源短缺和环保的要求,以21世纪的绿色照明光源半导体白光LED取代能耗高的白炽灯和易污染环境的汞激发荧光灯,已成为必然的趋势。
本实验以Li2CO3、NaHCO3、K2CO3、ZnO、Mg(NO3)2·6H2O、Ca(NO3)2·4H2O、Ba(NO3)2、SrCO3、Eu2O3(99.99%)、(NH4)6Mo7O24·4H2O为主要原料,分别采用溶胶-凝胶法与传统的高温固相法合成了白光LED用红色荧光材料LxM1-2xMoO4:Eux3+(L=Li, Na,K;M=Mg, Ca, Sr, Ba, Zn; x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30),分别对样品进行了X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、粒度分布和荧光光谱的测定。XRD结果表明:当烧结温度为700℃,烧结时间为4h时,可以得到MMoO4的纯相,随着L+和Eu3+掺杂量的增加,LxM1-2xMoO4:Eux3+物相的峰型均未发生明显改变,并且没有其它物相生成,说明L+和Eu3+的掺杂并不影响MMoO4物相的形成。SEM和粒度分析结果表明:随着烧结温度的升高,产物的粒径明显增大,当烧结温度为700℃时制得的样品颗粒尺寸较小,平均粒径约为2μm,并且粒度的分布范围较窄,适合用于LED。荧光光谱测试结果表明:以616nm作为监测波长时,位于350nm以前的激发谱带属于基质MMoO4的吸收,对应于M2+——O2-、Mo6+-O2+和Eu3+——O2-的电荷迁移带。位于350 nm之后的激发峰为Eu3+的4f6态的直接激发峰,分别位于393 nm和464 nm附近,说明LxM1-2xMoO4:Eux3+荧光粉在近紫外区(UV)(393 nm)和蓝光区(464 nm)可以被有效的激发,并且393 nm,464 nm的吸收分别与目前应用的紫外光和蓝光LED芯片相匹配。当分别用393 nm的近紫外光和464 nm的可见光激发样品时,荧光粉LxM1-2xMoO4:Eux3+发出明亮的红光,发射峰对应于Eu3+的4f-4f跃迁,其中以616 nm处的5Do→7F2跃迁发光最强。当Eu3+的掺杂浓度约为25 mol%时,在616 nm处的发光强度达到最大,与没有掺杂L+的荧光粉M1-xMoO4:Eux3+相比较,因为LxM1-2xMoO4xEux3+中存在2M2+=Eu3++L+,电荷得到了补偿,所以荧光粉LxM1-2xMoO4:Eux3+的发光强度得到很大提高。因此,荧光粉LxM1-2xMoO4:Eux3+是一种可能应用在白光LED上的红色荧光材料。