白光LED用Eu、Sm共掺钼酸盐红色荧光粉的能量传递机理与发光性质研究

近年来的研究成果表明，适合近紫外芯片激发的白光LED用蓝、绿荧光粉较多，红色荧光粉较匮乏，主要是由于红色荧光粉的发光效率及在这一波段内的激发效率急剧下降，所以高效红色荧光粉成为白光LED发展的瓶颈。申请者经过文献调研，结合Eu3+、Sm3+离子的发光特点，提出采用高温固相法制备出近紫外基白光LED用红色荧光粉Eu3+/Sm3+共掺钼酸盐，利用发光光谱研究Eu3+/Sm3+共掺钼酸盐的发光特性,探讨Sm3+和Eu3+之间多声子辅助的能量传递，着重于利用低温下的发光衰减研究Eu3+/Sm3+共掺钼酸盐中发光动力学过程，研究Eu3+与Sm3+多能级之间的能量传递路径、传递效率及传递概率，并计算出Eu3+和Sm3+之间能发生能量传递的最近距离及发生相互作用时的理论参数；根据理论结果，优化白光LED用红色荧光粉，最终实现在近紫外芯片激发下LED用Eu3+/Sm3+共掺钼酸盐荧光粉的亮度提高2-3倍。

在国家自然科学基金的支持下，本课题在稀土掺杂LED用荧光粉制备、特性研究及理论计算等方面都取得了较好的研究进展和成果。利用稀土掺杂方式完成了MgY2Si3O10:Eu3+, Bi3+；Y5Mo2O12: Eu3+, Sm3+；Na5La(MoO4)4: Eu3+, Tb3+, Tm3+; Ba1-xMoO4:xEu3+等高效荧光粉的实验工作和相关理论工作。实验上：研究了Y5Mo2O12: Eu3+, Sm3+；Na5La(MoO4)4: Eu3+, Tb3+, Tm3+; Y2O3:Eu3+, Bi3+; MgY2Si3O10:Eu3+, Bi3+等荧光粉的发光特性、温度稳定性；在研究Y5Mo2O12: Eu3+, Sm3+钼酸盐时，通过Eu3+, Sm3+共掺杂的调控，大大改善了紫外光激发下荧光粉的发光亮度，272 nm和403 nm激发下，Eu3+, Sm3+共掺杂Y5Mo2O12分别是Eu3+单掺杂Y5Mo2O12的7倍和1.5倍；在制备硅酸盐系列样品时，得到了新型发光材料MgY2Si3O10:Eu3+, Bi3+、硅酸钇钡等，研究了其结构，探讨了其光致发光特性、热稳定性，发现它们分别是近紫外LED芯片激发的蓝色荧光粉及绿色荧光粉，研究了它们的量子效率，其中硅酸钇钡的量子效率高达70%。理论上：基于稀土共掺杂以及Bi3+、Eu3+共掺杂的硅酸盐荧光粉，结合Blasse的浓度淬灭方法及Dexter的积分方法，研究了具有其中的能量传递机制，探讨了离子之间的相互作用方式，最后利用稀土掺杂浓度控制通过能量传递实现近紫外光激发下的荧光粉白光的调控。课题进展三年来，参加国际会议1人次，国内会议3次，与国内外2个相关研究单位有实际合作，另外还有3个单位达成合作意向。相关研究工作在国际期刊上已发表与接收12篇SCI文章(其中SCI二区6篇)，2篇EI文章，待发表4篇SCI文章，会议文章2篇，受理国家发明专利3项，超额完成项目各项指标(原申请书主要指标：预计在国内外高档次学术期刊上发表论文4-7篇，国际会议2-3篇，同时希望申请专利1项)。