Eu3+掺杂的新型钨酸盐体系白光LED用红色荧光粉中基质微环境对发光性能的影响

节能、环保的白光LED 将成为新一代照明光源，对其相关技术的研究具有重大意义。缺乏性能优异的红色荧光粉是制约三基色白光LED 技术发展的一个瓶颈。大量研究表明Eu3+掺杂的钨酸盐材料有潜力成为高效的白光LED 用红色荧光粉，但M-W-O(金属-钨-氧)化合物的种类是非常多的，在以往的报道中多以Eu3+掺杂的Mx(WO4)y体系（如Gd2(WO4)3）为研究对象，对其它种类的钨酸盐（如Gd2WO6，Gd2W2O9）以及不同种类钨酸盐的混合相材料的研究报道还很少。我们的前期工作表明，其它种类的钨酸盐体系荧光粉材料在一些方面具有更优异的发光性能。本项目将从晶体结构空间对称性和发光中心所处微环境出发，运用群论和稀土离子能级跃迁J-O 理论的方法对不同种类钨酸盐材料中Eu3＋发光行为的差异给出理论层面的解释,用来指导基质材料和制备方法的选择，以得到更优异的白光LED 用红色荧光粉制备方案。

缺乏性能优异的红色荧光粉是制约三基色白光LED 技术发展的一个瓶颈。大量研究表明Eu3+掺杂的钨酸盐材料有潜力成为高效的白光LED 用红色荧光粉，但M-W-O(金属—钨—氧)化合物的种类是非常多的，在以往的报道中多以Eu3+掺杂的Mx(WO4)y体系（如CaWO4，Gd2(WO4)3）为研究对象，对其它种类的钨酸盐（如Gd2WO6，Gd2W2O9，Y2WO6）的研究报道还很少。因此本项目制备了Eu3+掺杂的Gd2(WO4)3，Gd2WO6，Gd2W2O9，Y2WO6，Y10WO21和CaWO4等多种稀土和碱土钨酸盐体系荧光粉材料，从晶体结构空间对称性和发光中心所处微环境出发，运用群论和稀土离子能级跃迁J-O 理论的方法对不同种类钨酸盐材料中Eu3＋发光行为的差异给出理论层面的解释，用来指导基质材料和制备方法的选择，以得到更优异的白光LED 用红色荧光粉制备方案。本项目总结了化学沉淀法制备钨酸盐材料的实验方案，通过控制溶液PH制和投料配比等制备条件，可制备出不同结构的钨酸盐荧光粉材料。与其它制备方法相比较，此方法具有操作简单，烧结时间短，烧结温度低，实验过程耗时少和产物粒径小、形貌规则的优点，并且对多数稀土或碱土钨酸盐材料都适用。本项目的研究发现在不同结构的钨酸盐基质材料中，随着Eu3+浓度的增加样品的跃迁强度参数以及发光的色坐标值具有不同的变化趋势。在有心结构的基质中跃迁强度参数（J-O参数，主要是Ω2）以及发光的色坐标值（反应红光比例的X值）随着Eu3+浓度的增加而增大；在无心结构中则基本不变。本项目的研究还发现在钨酸盐基质中引起Eu3+浓度猝灭的能量传递类型为交换相互作用，由于晶体结构的不同，Eu3+的猝灭浓度约为15~25 mol%，但是能量传递的临界距离为8~10 Å。考虑到模型本身的误差，这一结果与稀土离子交换相互作用临界距离5~7 Å的理论值是可比拟的，这说明钨酸盐材料中Eu3+具有较高的猝灭浓度是合理的。此外，本项目还研究了Eu3+掺杂的钨酸盐材料中电子声子耦合特性，计算了表征电子声子耦合强度的黄昆因子。研究结果表明在Eu3+掺杂的钨酸盐材料中电子声子耦合强度较弱，并且随着掺杂浓度的提高样品的电子声子耦合强度随之增强。本项目的研究成果对稀土掺杂钨酸盐体系发光材料的研究将具有重要的意义。