Ca2Si(O4-xNx)：Eu2+绿色荧光粉的制备及其发光性能

物理学报

Ac t a P h y s .S i n .V o 1 . 6 3, No . 1 9( 2 0 1 4 ) 1 9 7 8 0 1

C a 2 S i ( O4一 N ): E u 2+绿色荧光粉的制备及其发光性能术周仁迪黄雪飞齐智坚黄维刚十(四川大学材料科学与工程学院，成都 6 1 0 0 6 5 )

( 2 0 1 4年 4月 1 9日收到； 2 0 1 4年6月 5曰收到修改稿 )

利用在C a - S i - O干凝胶前驱体中添加 S i 3 N4的方法于非还原气氛下合成了含 N固溶体

C a 2 S i ( O4一 N ): E u 2+绿色荧光粉.通过 x射线衍射仪、扫描电子显微镜以及荧光分光光度计分别分析了产物的物相结构、颗粒形貌和发光性能.结果显示， S i 3 N 4与前驱体的混合物在非还原气氛 (纯氮气)下于 1 1 0 0。 C焙烧后获得含 N固溶体 C a 2 S i ( O 4 - x N 1: E u 2 .卜荧光粉，特别是其中E u 3+被还原为 E u,产物的晶 体结构与 B— C a 2 S i O 4相一致.C a 2 S i ( O 4 - x N ): E u 2|+能够被 2 7 0—4 o o n m范围内的紫外线有效激发，其发射

光谱呈宽带发射.随着 N含量的增加，发射峰出现一定程度红移 ( 5 0 1—5 0 4 n m),而且发光强度显著提高.当E u +浓度为 0 . 2 5 mo 1%时发光强度达最大值，浓度超过 0 . 2 5 oo t 1%时，发光强度显著降低，出现浓度猝灭效应 .

关键词：白光 L E D,荧光粉，溶胶凝胶法， S i 3 N 4

P ACS: 7 8 . 5 5 .一 m

DOh 1 0 . 7 4 9 8/ a p s . 6 3 . 1 9 7 8 0 1

E u 3+和 E u 2+/ Mn 2+激发的红色硅酸盐荧光粉的

l引 言近年来，白光 L ED由于其寿命长、体积小、效率高、显色性好、响应快、绿色环保无污染等优点被广泛用于城市照明、电子通讯设备、汽车等照明领域，被称为新一代绿色照明光源[ 1 - 3】 .目前， 白光 L E D主要是通过 L E D芯片与荧光粉组合来

研究较多(如Z n 2 S i O 4: E u 3+[ 9】 j S r 3 S i O 5: E u 3+[ 1 0】、( B a,c a ) 2 S i O 4: E u 2+, Mn +[

1 1]等),关于E u 十激发的绿色硅酸盐荧光粉的研究报道较少

( Ca 3 S i O5: E u 0+【 2。,C a 2 S i O4: Eu +【 。】等),此夕 对于E u 2+激发的绿色硅酸盐荧光粉制备方法常用高温固相法，该方法存在烧结温度高，反应时间长等缺点，同时，产物需要经过氢气或氨气等还原性气氛焙烧，将E u 3+还原为 E u 2+,存在一定的安全隐患，较繁琐 . 因此，为获得晶粒尺寸均匀，发光性能优异，制备方法简单的 E u +激发的绿色硅酸盐荧光粉，本

实现，常用的组合方式有蓝光 L ED芯片与黄色荧光粉组合；紫外线或近紫外线 L E D芯片与红蓝绿三基色或单基质白色荧光粉组合[ 4— 7 1 .白光 L E D 用荧光粉的种类繁多，根据其基质的不同，主要

有卤化物系、硫化物系、铝酸盐系、硅酸盐以及氮 (氧)化物系荧光材料，其中硅酸盐系荧光粉因其化学稳定性和热稳定性好，结晶性能及透光性能

实验采用溶胶凝胶法， S i 3 N4粉末作为 N源和部分S i源，在纯氮气氛下焙烧制备含 N固溶体硅酸盐发

光材料 C a 2 S i ( O 4 - x N ): E u 2+,并探讨了所得荧光粉体的晶体结构、 E u 3+- - -+Eu +的还原机理以及发光性能与固溶 N含量之间的关系.

优异，激发波长范围宽 ( 2 5 0—5 5 0 n m),颜色 (绿光，黄光甚至红光)丰富而备受人们关注 I s] .目前，对}四川省科技支撑项目 (批准号： 2 0 0 8 GZ 0 1 7 3 )资助的课题t通讯作者 .E— ma i l:h u a n g wg 5 6@1 6 3 . c o m

◎2 0 1 4中国物理学会 Ch i ne s e Ph ys i c a l S o c i e t y1 978 01 . 1

t p:// w u l i x b . h y . a c . c n

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对所制备的不同S i 3 N4含量的样品采用 XRD

2实验采用溶胶凝胶法制备前驱体，以硝酸钙

法进行点阵参数精细分析后的结果见表 1 .从所

测

得的结果可看出，随着值的增加，产物的点阵参数a b, C的值和样品的体积均呈现逐渐增大的趋势，但由表中的结果发现 b轴的点阵常数在 X= 0 . 3

( C a ( NO 3 ) 2 4 H 2 0 )、硝酸铕 ( E u ( N O 3 ) 3 6 H 2 0 )、正硅酸乙酯 ( T E OS )、氮化硅 ( s i 3 N 4 )、硝酸 ( H N O 3 )、 无水乙醇以及去离子水为原料，其中氮化硅( S i 3 N4 )粉体的纯度为 9 9%,其余为分析纯 .按照一

时稍有缩小.出现该现象的原因可能是由于产物中N 取代 O 一的相对量很小。由此造成固溶 N在基

质晶格中非均匀分布，从而导致个别晶格常数的值出现一定的波动误差 .但由于 S i— N键键长 f 1 . 7 4

定的化学计量比称取原料，先将 C a ( NQ ) 2 4 H 2 0

和E u ( NO 3 ) 3 6 H 2 O溶于一定比例无水乙醇和去离子水的混合溶液中，搅拌均匀后用稀 HNO3调节溶液 p H至 2 . 5,然后将上述溶液倒入正硅酸乙酯

A)大于S i— O键长 ( 1 . 6 1 A),因而随着 N含量的增加晶胞体积逐渐增大[ 1 4, 1 5] .

中，搅拌至形成澄清的溶胶.再将所得溶胶放入6 0。 C水浴中加热一定时间获得透明的凝胶，最后在 1 2 0。 C干燥 1 2 h即获得了 Ca— S i— O干凝胶前驱体 .将前驱体与一定量的 S i 3 N4混合均匀后放‘聋j

_占

磊\

入管式炉中，在流量为 1 0 0 ml/ m i n的高纯氮气 f纯度/>9 9 . 9 9%)气氛下于 1 1 0 0。 C焙烧 2 . 5 h即得到

疆靛

C a 2 S i ( O 4 - x N ): E u +绿色荧光粉.采用 P h i l i p s P C— AP D型 X射线衍射仪分析所

制备样品的物相，测试条件为：C u靶， Ka谱线

(=0 . 1 5 4 0 5 6 n m),管电压 4 0 k V,电流4 0 mA;采用H i t a c h i日立扫描电子显微镜 S一 3 4 0 0 N观察样品的形貌：采用日本日立公司生产的 F一 4 6 0 0型荧光分 …… 此处隐藏：11892字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……