硼磷酸盐荧光粉的制备及性能研究

作为普通照明的潜在性固体光源,发光二极管（Light Emitting Diode）具有尺寸小、寿命长、能耗低、发光强度高等优点,被称为是最具有应用前景的照明光源之一。本文采用高温固相法制备了一系列可用于LED的硼/磷酸盐荧光粉。

利用X射线衍射仪（XRD）、红外/拉曼光谱（FT-IR/Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、发射光谱（PL）、激发光谱（PLE）、色坐标（CIE）和色温（CCT）等测试表征方法对荧光粉结构、形貌及发光行为进行了研究。主要探讨了荧光粉基质组成、结构、掺杂离子的种类与浓度等对荧光粉发光性能的影响,研究了材料发光性能的调控机理,揭示掺杂离子的电子跃迁及能量传递等物理机制,获得了具有优异性能的LED用硼/磷酸盐荧光粉。

本文研究了一系列Eu²⁺离子和Mn²⁺离子单掺杂或双掺杂Ca₁₀Na（PO₄）₇（CNPO）荧光粉。在紫外（UV）光激发下,Eu²⁺离子单掺CNPO荧光粉具有两个发光强度较强的宽发射带。

研究发现这两个发射带的相对强度依赖于激发波长的变化和

Eu²⁺离子的浓度。共掺杂Eu²⁺离子和Mn²⁺离子是一种能够有效增强Mn²⁺离子红光发射强度的方法,这主要是由于Eu²⁺离子和Mn²⁺离子之间的能量传递。

Eu²⁺离子和Mn²⁺离子共掺的CNPO荧光粉可通过能量传递过程和改变Mn²⁺离子浓度实现可控发光。在制备的Bi³⁺/Sm³⁺/Dy³⁺离子掺杂的Ca₃（BO₃）₂荧光粉中发现,该基质中

Bi³⁺离子具有一定的发光效果,而且发光强度受到掺杂浓度的影响。

共掺杂稀土离子Sm³⁺/Dy³⁺含量的增加,使掺杂Bi³⁺离子所处的晶体环境发生改变,导致发射光谱受到影响,从而也改变了其发光性能及发光颜色。探讨了一系列Ce³⁺/Dy³⁺掺杂的

Ca₃(P_1-xB_xO₄)₂荧光粉。

结果表明,由于B³⁺离子含量的变化,荧光粉中β-Ca₃（PO₄）₂与Ca₅（PO₄）₃（OH）晶体存在转化共存现象,可以为掺杂稀土离子提供不同的局域环境,从而影响Ce³⁺离子的发光性能。Ce³⁺/Dy³⁺共掺杂荧光粉中,随B³⁺离子含量增

加,Ca_2.93(P_1-xB_xO₄)₂:0.01 Ce³⁺,0.06 Dy³⁺荧光粉发光强度发生改变,Ce³⁺离子的发射峰红移。

通过改变B³⁺离子浓度和激发波长可以有效调控荧光粉发光性能。该荧光粉作为一种单组分白光发光荧光粉具有较大的实际应用潜力。