熒光粉作為白光LED系統(tǒng)中關鍵材料,直接影響著LED器件整體的發(fā)光性能。其中,鈣鈦礦結構氧化物熒光粉相對于其它結構熒光粉具有更加多樣化的結構和組成,可為多種發(fā)光離子提供靈活的局部配位環(huán)境,從而可獲得優(yōu)異的發(fā)光特性,因此,鈣鈦礦結構氧化物熒光粉作為理想的候選發(fā)光材料受到越來越多的關注,并在白光LED中展現(xiàn)出了誘人的應用前景。本文系統(tǒng)地綜述了鈣鈦礦結構氧化物熒光粉在藍色發(fā)光、綠色發(fā)光、黃色發(fā)光和紅色發(fā)光等方面的最新研究進展,涵蓋了Bi³⁺、Eu²⁺/Eu³⁺、Ce³⁺和Mn⁴⁺等常見的發(fā)光離子,詳細討論了發(fā)光離子在鈣鈦礦結構中發(fā)光性能的影響因素和鈣鈦礦結構氧化物的設計思路,最后,概述了該類熒光粉在應用進程中遇到的挑戰(zhàn),并對其未來的發(fā)展方向進行了展望。 

【文章來源】：陶瓷學報. 2020,41(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：20 頁

【部分圖文】：

鈣鈦礦結構氧化物的三種類型

式中，MMCT即EMMCT，為金屬離子之間電荷遷移所需的能量；ΔStokes為斯托克斯位移的能量，這可以從實驗數(shù)據(jù)中獲取。采用多種Bi3+離子摻雜氧化物來進行驗證，如圖3所示，結果證明，利用ΔE大大縮小了灰色空間的范圍，對于發(fā)光來源的判斷，準確度更高。圖3 不同Bi3+離子摻雜氧化物中主要的躍遷來源預測圖[31]

圖2 (a) Ca MO3(M=Zr,Sn,Ti):Bi3+熒光粉的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜以及相應的發(fā)光原理圖；(b) Bi3+離子的激發(fā)態(tài)和MMCT在帶隙中的相對位置[30]由于Bi3+離子激活ABO3型鈣鈦礦結構藍色熒光粉的激發(fā)峰通常位于300 nm左右，甚至更低，這促使研究人員開發(fā)A2BB"O6型或AA"BB"O6型的雙鈣鈦礦基質(zhì)藍色熒光粉。如湖南人文科技學院的汲長艷課題組采用高溫固相法制備了鈣鈦礦結構藍色熒光粉Gd2Zn Ti O6:Bi3+[32]，該熒光粉為單斜晶系，空間群為P21/n，合成溫度為1300°C，在Gd2Zn Ti O6基質(zhì)中，位于B格位的Zn2+和Ti4+呈巖鹽結構排列，Bi3+離子被認為取代了Gd3+離子而占據(jù)了A格位。結果顯示，Gd2Zn Ti O6基質(zhì)在320-410nm之間存在較寬的吸收峰，其可能是來自于[Ti O6]和[Zn O6]八面體，在375 nm激發(fā)下，基質(zhì)能發(fā)出位于440-600 nm的藍綠光，如圖4(a)和(b)所示。當摻入Bi3+離子時，在350-400 nm之間的吸收峰獲得了較大幅度地加強，這是因為鈣鈦礦結構中的Bi3+離子在375 nm左右存在1S0→3P1的躍遷吸收，在375 nm激發(fā)下，熒光粉能發(fā)出位于400-500 nm的窄帶藍光，如圖4(c)和(d)所示，該藍光發(fā)射主要來源于Bi3+離子的貢獻，為3P1→1S0的躍遷發(fā)射。但是該熒光粉只有18%的量子效率(quantum efficiency,QE)，熱穩(wěn)定性也并不理想，在150°C時，發(fā)光強度衰減了接近一半，因此有待進一步提升。長江師范學院的謝太平教授課題組將La3+離子取代Gd2Zn Ti O6中的Gd3+離子制備了新型藍色熒光粉La2Zn Ti O6:Bi3+，并進一步通過將Mg2+離子部分置換Zn2+離子來調(diào)控Bi3+離子周圍的晶體場環(huán)境，成功將藍色熒光粉的量子效率提高到了75%[33]。


本文編號：3624931