綠色熒光粉LaGaO3∶Tb3+,Sn4+的制備及發(fā)光性能研究

樊 彬，劉 軍，戚世梅，趙文玉*

1. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010 2. 河南電池研究院，河南 新鄉(xiāng) 453000 3. 新鄉(xiāng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南 新鄉(xiāng) 453000

引 言

目前，白光LED發(fā)光二極管已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈成為下一代光源。通過(guò)三基色LED芯片、藍(lán)光芯片激發(fā)黃色熒光粉(Y3Al5O12∶Ce3+)或UV-LED芯片激發(fā)三基色熒光粉均可實(shí)現(xiàn)白光。相對(duì)于前兩者，UV-LED芯片激發(fā)三基色熒光粉具有顯色性高，色溫低，價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)而被商用化[1]。作為三基色熒光粉中的一員——綠色熒光粉，其發(fā)光性能和穩(wěn)定性也倍顯重要。常用的綠色發(fā)光中心主要有Eu2+，Ce3+，Mn2+和Tb3+，基質(zhì)主要有硫化物、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽以及硅酸鹽等。例如，MN2S4∶Eu2+(M=Ba，Sr，Ca； N=Al，Ga，In)，MSrAl3O7∶Eu3+(M=Y，La，Gd)，Ca19Mg2(PO4)14∶Ce3+, Tb3+, Mn2+，Sr2MgB2O6∶Tb3+, Li+和M2SiO4∶Eu2+(M=Ba，Sr，Ca)等。相對(duì)于其他熒光粉，稀土摻雜MNO3(M=Y，La，Lu； N=Al，Ga，In)熒光粉具有穩(wěn)定性高，發(fā)光性能好，顯色性好，猝滅溫度高，無(wú)毒無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)[2-3]，其中，LaGaO3∶Tb3+由于Tb3+自身的特征5D4→7FJ(J=3～6)躍遷發(fā)射而呈現(xiàn)綠光，熒光壽命僅為1.55 ms，陰極射線發(fā)光強(qiáng)度明顯高于商用Y2SiO5∶Ce3+熒光粉。然而，LaGaO3∶Tb3+的光致發(fā)光強(qiáng)度偏低。為了擴(kuò)大LaGaO3∶Tb3+熒光粉在白光LED中應(yīng)用，需要進(jìn)一步提高其發(fā)光強(qiáng)度。Samuel通過(guò)Bi3+對(duì)Tb3+的敏化作用可以提高LaGaO3∶Tb3+熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度，但提高幅度不是很明顯[3]。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)共摻Sn4+可以明顯提高LaGaO3∶Tb3+的發(fā)光強(qiáng)度，更有利于LaGaO3∶Tb3+,Sn4+熒光粉在UV-LED器件中的應(yīng)用。因此，采用高溫固相法制備LaGaO3∶Tb3+,Sn4+綠色熒光粉，重點(diǎn)研究其發(fā)光性能、最佳的摻雜量、濃度猝滅機(jī)理、內(nèi)量子效率以及熱猝滅等。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品制備

以分析純的Ga2O3，SnO2，99.99%的La2O3和Tb4O7為原料，利用高溫固相法制備綠色熒光粉La1-xGa1-yO3∶xTb3+,ySn4+(0.005≤x≤0.1，0≤y≤0.05)。按化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取相應(yīng)的原料放入瑪瑙研缽中，充分研磨后裝入剛玉坩堝中，壓實(shí)，加蓋置于箱式爐中，在1 300 ℃煅燒4 h，冷卻、研磨、過(guò)篩、清洗、干燥后即得所需樣品?！?br>