高效Eu2+摻雜的氮化物和氮氧化物光轉換熒光體白光LED
上傳人:未知 上傳時間: 2007-01-19 瀏覽次數: 259 |
為此目的,近幾年來,一些為白光 LED 需求的新的硅酸鹽、鎢鉬酸鹽、鋁酸鹽及氮(氧)化物熒光體等被陸續地研發出來。其中以 Eu2+ , Ce3+ 摻雜的氮(氧)化物新種類熒光體成為一朵耀眼的奇葩。
在固態照明推動下,從 2000 年以來,一類熱穩性好,化學穩定性和發光特性優良的無毒的稀土激活的氮化物和氮氧化物被強有力的發展,尤以 Eu2+ 激活的成果已成功地應用于制作各種性能白光 LED 。本文將介紹和評述幾種 Eu2+ 摻雜的氮化物和氮氧化物熒光體發光性質及其制作的高水平白光 LED 最新結果,并對發展白光 LED 用熒光體提出幾點意見和展望。
1 、 M2Si5N8 :Eu2+ 氮化物發光
M2Si5N8 :Eu(M=Ca,Sr,Ba) 熒光體可以有效地被 NUV~ 藍綠光激發,高效發射黃—橙—紅光,其寬的發射光譜覆蓋 550~750nm 范圍。它們的發射光譜和發射峰值隨 Eu2+ 濃度增加逐步向長波移動。圖 1 表示不同 Eu2+ 濃度時 Sr2Si5N8 :xEu 熒光體的發射光譜和激發光譜(右上角)。這種紅移非常清楚, Sr2Si5N8 :Eu 氮化物是一種性能優良的紅色熒光體。
圖 1. 不同 Eu2+ 濃度時, Sr2Si5N8 :xEu 的發射光譜和激發光譜(右上)( Hintzen 文獻)
Sr2Si5N8 :Eu 的激發光譜位于長波紫外至綠區( 300-560nm )。390-410nmNUV,450-460nm 藍光均能高效地激發,發射紅光。
研究表明,M2Si5N8:Eu 氮化物在 465nm 激發下的量子效率 h Q 按 Ca-Ba-Sr 順序增加。 Sr2M2Si5N8 :Eu 的 h Q 達到 75-80%,且溫度猝滅特性良好,在 150℃ 僅有百分之幾。M2Si5N8 :Eu 的物理化學性能和發光性能都優于 Eu2+ 激活的堿土硫化物及硫代鎵酸鹽。M2Si5N8 :Eu 自然被選用于白光LED光轉換紅色熒光體。
2 、 Ca- a -Sialon:Eu2+ 及 b -Sialon:Eu2+ 發光
近年來,人們將 Sialon 結構陶瓷改進為先進的功能陶瓷熒光體。 Sialon 結構有 a 和 b 相,它們都被發展為先進的熒光體。 a -Sialon 的組成可表示為 M x Si 12-(m+n) Al m+n O n N 16-n。M 為 Li+,Ca2+,Eu2+,Mg2+ 及半徑較小的三價稀土離子,n≥0。這樣可組成一個大家族。
Ca- a -Sialon:Eu2+ 熒光體的體色和發光性質與 Eu2+ 濃度密切相關,是一種高效、新的黃色熒光體。一種 Ca- a -Sialon:Eu 的激發光譜(左)和發射光譜表示在圖 2 中。激發光譜呈現兩個峰值分別為 ~300nm 和 ~400nm 相當寬的寬帶。它能被 NUV 和 450nm 藍光有效激發。其發射光譜(圖 2 右)是一個強寬譜帶,它的發射峰與 Eu2+ 濃度相關,在 583~603nm 范圍。這類激發和發射光譜是 Eu2+ 的 4f~7 4f b 5d 躍遷。熒光體的發光強度隨 Eu2+ 濃度增加而增加,達到 0.075mol 時最佳,然后發生濃度猝滅,強度下降。
圖 2 : Ca- a -Sialon:Eu 的激發(左)和發射光譜(右)
l ex =450nm , l em =590nm ( Xie , Hrosaki 文獻)
這種具有不同 Eu2+ 濃度的 Ca- a -Sialon:Eu 黃色熒光體的 CIE 色坐標值,從 x=0.491 , y=0.497 ( Eu2+ =0.01 )可變化到 x=0.560 , y=0.436 ( Eu2+ =0.25 )。因此,它可以和其熒光體結合使用。
b -Sialon: Eu2+ 熒光體可以被 280~480nm 光激發,發射綠光。在 303nm , 406nm 及 450nm 分別激發得到相同的發射光譜。發射光
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