紅色稀土硼酸鹽熒光粉的合成及其發(fā)光性能的研究.pdf

1、等離子顯示器商用紅色熒光粉(Y,Gd)BO<,3>∶Eu<'3+>的色純度不太理想，主要是它的發(fā)射偏離了紅色更加接近橙色。然而，由于它在真空紫外區(qū)的發(fā)光強(qiáng)度比其它熒光粉高，它仍是最常用的等離子顯示器紅粉。理想的等離子顯示器用紅色熒光粉不但應(yīng)該有高的發(fā)射強(qiáng)度同時(shí)也要具備好的色純度，因此對(duì)現(xiàn)有商用紅色熒光粉的性能進(jìn)行改善或開發(fā)出性能更好的紅色熒光粉是當(dāng)前研究的主要途徑。本論文一方面對(duì)現(xiàn)有紅色熒光粉進(jìn)行改性研究，另外一個(gè)方面選取有發(fā)展?jié)摿Φ呐?/p>

2、酸鹽材料作為基質(zhì)，進(jìn)行新型紅色熒光粉的開發(fā)研究。 改善熒光粉性能的重要手段之一是選擇合適的合成路徑，通過控制粉體的表面形態(tài)來改善其發(fā)光性能。本論文探索了兩種軟化學(xué)合成法一溶膠．凝膠法和水熱法在等離子顯示器用紅色熒光粉合成中的應(yīng)用并研究了這兩種方法對(duì)熒光粉發(fā)光性能的影響。在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于固相反應(yīng)的溫度下，用溶膠．凝膠法和水熱法可以成功地合成商用紅色熒光粉(Y,Gd)BO<,3>∶Eu<'3+>，結(jié)果表明用溶膠．凝膠法制備的熒光粉具有較小

3、的粒度和類球形形貌，發(fā)光強(qiáng)度高于固相反應(yīng)，但是主要發(fā)射仍然是橙色發(fā)射，因此溶膠．凝膠法有利于提高(Y,Gd)BO<,3>∶Eu<'3+>熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度，但是沒有根本改變它的色純度。在采用溫和的水熱法成功制備出的玫瑰花形、片狀、線狀和球形等不同形貌的(Y,Gd)BO<,3>∶Eu<'3+>中，球形形貌的樣品發(fā)光強(qiáng)度最好，當(dāng)Eu<'3+>的摻雜濃度高于15mol％時(shí)，熒光粉在626 nm的紅色發(fā)射在光譜中占據(jù)主導(dǎo)地位。與商用紅粉相比，用水

4、熱法合成的球形(Y,Gd)BO<,3>∶Eu<'3+>熒光粉不但具有較高的發(fā)光強(qiáng)度，更重要的是色純度也得到了根本改善。 在開發(fā)新型紅色熒光粉的研究中，基質(zhì)的選擇非常重要，發(fā)光基質(zhì)的一些性質(zhì)會(huì)在一定程度上直接或者間接的對(duì)摻雜離子的發(fā)光產(chǎn)生影響，使它的發(fā)光特性有所差異。我們選取在真空紫外激發(fā)下具有良好吸收的硼酸鹽基質(zhì)作為新型紅色熒光粉開發(fā)的研究對(duì)象，合成了以Eu<'3+>離子作為激活離子，以Ca<,4>GdO(BO<,3>)<,4>

5、，Sr<,3>Y<,2>(BO<,3>)<,4>，BaZr(BO<,3>)<,2>，BaB<,8>O<,13>和Gd<,2>MoB<,2>O<,9>等為基質(zhì)的多種新型紅色熒光粉，并研究了它們?cè)谡婵兆贤庖蛔贤饪梢姽鈪^(qū)域內(nèi)的發(fā)光特性。研究發(fā)現(xiàn)新型紅色熒光材料Ca<,4>GdO(BO<,3>)<,3>∶Eu<'3+>和Sr<,3>Y<,2>(BO<,3>)<,4>∶Eu<'3+>的發(fā)射都以純紅色為主，色純度可以滿足等離子顯示器熒光粉的要求，但

6、是它們?cè)谡婵兆贤饧ぐl(fā)下的發(fā)光強(qiáng)度不理想，摻雜Al<'3+>和La<'3+>后，兩者的發(fā)光強(qiáng)度都有顯著提高。BaZr(BO<,3>)<,2>∶Eu<'3+>熒光粉在真空紫外區(qū)除了硼氧基團(tuán)的吸收，還存在Ba-O基團(tuán)和Zr-O基團(tuán)的吸收，該熒光粉在真空紫外激發(fā)下發(fā)光效率較高，但是其主要發(fā)射是橙色發(fā)射，所以BaZr(BO<,3>)<,2>∶Eu<'3+>作為一種新型的紅色熒光粉在顯示器件中的應(yīng)用受到限制。通過摻雜發(fā)現(xiàn)，Si<'4+>離子和Al<

7、'3+>對(duì)BaZr(BO<,3>)<'2>∶Eu<'3+>的發(fā)光有敏化作用，而Gd<'3+>與Ti<'4+>離子對(duì)發(fā)光有猝滅作用，分析認(rèn)為這種現(xiàn)象與摻雜離子引入后，熒光粉內(nèi)部的缺陷有關(guān)。對(duì)Ba<'1-x>Eu<,x>B<,8>O<,13>(0≤x≤2)系列樣品發(fā)光性質(zhì)的研究表明BaB<,8>O<,13>∶Eu中的兩個(gè)發(fā)光中心(Eu<'3+>和Eu<'2+>)之間既存在競(jìng)爭(zhēng)發(fā)射也有發(fā)光中心之間的共振能量傳遞。用高溫固相法合成的新型紅色Gd

8、<,2>MoB<,2>O<,9>∶Eu<'3+>熒光粉在真空紫外激發(fā)下發(fā)光效率是當(dāng)前商用紅粉(Y,Gd)BO<,3>∶Eu<'3+>的85％，并且其發(fā)射以626 nm的紅色發(fā)射為主。在Gd<,2>MoB<,2>O<,9>∶Eu<'3+>中分別摻雜Y<'3+>，Al<'3+>和La<'3+>之后，發(fā)光強(qiáng)度都有明顯提高，其中Y<'3+>對(duì)發(fā)光的敏化效果最好。Gd<,2>MoB<,2>O<,9>∶Eu<'3+>熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度與商用紅粉接近，