基于铕硅酸盐微分相析出与弥散调控对铝硅酸盐复相荧光粉光谱宽化机制的研究

Although w-LEDs have great significance in global energy saving, there are several issues, such as high color temperature and low color rending index, have not been solved yet. To address such issues, the novel and high-performance multiphase phosphor Mg2Al4SixO8+2x+y:yEu (MASOE) with broaden spectrum was chosen. Firstly, the MASO with stable crystalline structure and optimized composition will be obtained by theoretic calculations and experimental characterizations. Secondly, after the luminance features of each phase of the MASOE has been systematically investigated, the dynamic relationship of between the broaden spectrum and the volume ratio of the phase will be built. Finally, the precipitation kinetics of the dispersion phase will be investigated, and the effects of the volume ration and the distribution of individual phase on the optimization of broaden spectrum and corresponding mechanism will be obtained. This proposal has not only fundamental significance on deeply understanding the composition design, doping effect, phase precipitation, and distribution of MASOE, but also engineering significance on developing novel high-performance multiphase phosphor for w-LEDs.

白光LED对全球节能环保意义重大，但目前其显色指数低、色温高等关键问题尚未彻底解决，解决上述问题的关键在于展宽其发射光谱，近紫外复相荧光粉在该方面极具潜力。针对这些问题，本项目拟以一种新型铝硅酸盐复相荧光粉Mg2Al4SixO8+2x+y:yEu在前期探索中展现出的维持光效前提下光谱大幅展宽的新奇结果为研究基础，首先，通过理论计算设计结构稳定的非平衡化学价态的主相中Si摩尔量可调节范围，并实验验证其合理性；然后，系统研究分相发光特性，并建立光谱宽化与微分相体积比变化之间的动态关系；最后，系统研究元素掺杂下的微分相析出动力学，分析微分相体积比、弥散分布对光谱宽化的影响规律并揭示其物理机制。本项目的研究，对宽光谱复相荧光粉的相成分设计、掺杂效应、微分相析出、弥散调控等的深入理解具有理论价值，对合成新型、高性能宽光谱复相荧光粉Mg2Al4SixO8+2x+y:yEu具有工程价值。

白光LED对全球节能环保意义重大，但目前其色温高、显色指数低、高温稳定差等关键问题尚未彻底解决，近紫外宽光谱复相荧光粉是解决上述问题的潜力材料。针对上述问题，本项目以一种铝硅酸盐Mg2Al4SixO7+2x+y:yEu复相荧光粉为研究对象，主要展开了以下研究：1、Mg0.6-xAl2Si1.8O7.2: xEu2+复合相荧光粉的光谱宽化及反温度猝灭机理研究。采用溶胶与喷雾干燥法结合的新工艺，成功实现复相荧光粉的合成，显著调宽了荧光粉的发射光谱，并在该荧光材料中发现了优异的反温度猝灭特性。基于该特性，项目组从缺陷能级和光电子跃迁两个角度揭示了该特性的机理，为荧光粉反温度猝灭特性研究提供一定参考。在工程应用方面，该荧光粉有望在大功率白光LED器件上得到应用，以解决其高温光衰问题；2、M2SiO4:Eu2+ (M= Sr, Ba, Mg)荧光粉的光谱演化及相关机理研究。通过稀土掺杂和煅烧温度调节，调宽了碱土硅酸盐荧光的发射光谱。3、Ca2AlMg0.5Si1.5O7:Eu2+铝硅酸盐荧光粉的光谱演化及相关机理研究。基于溶胶与煅烧温度调控结合，实现了发射光谱宽化，为该类荧光粉材料的发射光谱调控积累了一定研究基础。4、铝硅酸盐Mg1.94-xAl3.96Si5.04O18: 0.06Ce3+, xTb3+荧光粉的光谱宽化、反温度猝灭特性及其机理研究。通过稀土离子共掺，成功将上述该荧光粉的发射光谱拓展到了绿光区。此外，本研究还得到两个重要发现：1）在该荧光粉中，Ce-Tb之间的能量传递效率高达84.23%；2）该荧光粉具备较优异的反温度猝灭特性，该特性对提升荧光粉高温稳定性有重要参考价值。该材料的温度特性在基于温度-荧光响应的传感器领域有较大应用潜力。通过上述研究，探索出了一种适合于制备铝硅酸荧光粉的软化学方法，同时配合煅烧温度调节，在多种铝硅酸盐荧光粉中实现光谱宽化调节，为铝硅酸盐荧光粉的光谱宽化调节积累了一定研究基础。