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白光LED作为第四代绿色环保照明光源,具有体积小、耗能低、循环寿命长、响应快等优点,具有广阔的发展前景。目前发展最成熟的获取白光的途径主要是采用荧光转换型,包括蓝光激发型和近紫外激发型两种方案。其中,传统的蓝光激发型LED是采用蓝光激发涂敷在芯片上的黄色荧光粉(YAG:Ce3+)实现白光,但由于光谱中缺少红色成分,造成白光的显色指数偏低、色温高;近紫外激发型是利用LED芯片发出的近紫外光激发RGB三基色荧光粉色彩复合而获得白光,此方式实现的白光光谱范围宽,更接近自然白光,具有优良的显色指数。但由于当前高效红色荧光粉的缺乏,制约了白光LED的发展。因此,开发新型的能在近紫外区域有效吸收的高效红色荧光粉材料具有重要的研究意义。 本文合成了适用于近紫外LED激发的Na3Y(VO4)2:Eu3+和Ca3TaAl3Si2O14:Sm3+红色荧光粉,并通过XRD、扫描电镜、光致发光、荧光寿命等技术手段进行测量和分析,主要获得了以下几方面的研究成果: 1)采用高温固相法首次合成了Na3Y(VO4)2:Eu3+荧光粉,X射线衍射结果表明,所有掺杂浓度的样品都具有与纯Na3Y(VO4)2基质相同的轻微的扭曲的钾芒硝结构,且无第二相存在,能谱(EDS)的元素检测结果也再次应证了样品实际的成分。扫描电子显微镜(SEM)显示样品由粒径尺寸约5μm的无规则微粒组成。该荧光粉能被395 nm的近紫外光及466 nm的蓝光有效激发,最强激发峰位于395 nm处,与近紫外LED芯片发出的波长匹配。在395 nm波长的激发下,样品以5D0→7F2的强制电偶极跃迁发射为主,Eu3+取代Y3+占据非对称格位,发出明亮的红光,发射强度为相同激发下商业Y2O3:Eu3+红粉的20.6倍,色纯度为89%高于Y2O3:Eu3+红粉,色坐标为(0.643,0.345),接近国际标准红光(0.67,0.33)。Eu3+掺杂浓度为50 mol%时发光强度最大,超过该值即发生浓度猝灭现象,导致浓度猝灭的原因是偶极-偶极相互作用。不同温度下Na3Y(VO4)2:Eu3+荧光粉的发射光谱表明,在200℃下Na3Y(VO4)2:Eu3+荧光粉的发射强度仍保持为室温下的74%,其温度猝灭的活化能是0.336eV,高于Y2O3:Eu3+荧光粉的0.24eV。发生温度猝灭的原因是当温度升高时,被热激活的5D0态电子通过5D0和7Fj态的能级交点返回基态,降低了Eu3+发射强度。 2)采用高温固相法首次合成了Ca3TaAl3Si2O14:Sm3+荧光粉,Ca3TaAl3Si2O14的晶体结构为硅酸镓镧型,Sm3+离子的加入未改变基质的晶体结构。Ca3TaAl3Si2O14:Sm3+最佳激发峰位于401 nm(6H5/2→4F7/2),与GaN-LED芯片(350→410 nm)相匹配。在401 nm近紫外光激发下,最强的发射峰位于598 nm(4G5/2→6H7/2)处,属于宇称允许的磁偶极跃迁(MD),表明Ca3TaAl3Si2O14晶格中Sm3+主要取代Ca3+占据对称性格位,色坐标(0.5058,0.4037),位于红橙光区域。Sm3+掺杂浓度为3 mol%时发光强度最大,超过该值即发生浓度猝灭现象,导致浓度猝灭的原因是偶极-偶极相互作用。