YAGCe3+荧光粉的高温固相合成及发光性能

YAG:Ce3+荧光粉的高温固相合成及发光性能

摘要

主要介绍了YAG：Ce3+荧光粉制备技术的现状，叙述了目前制备中用的较多溶胶-凝胶法、沉淀法、燃烧法、固相法等几种方法的进展，并进行优缺点的比较。

并采用高温固相法合成Y

3-x Al

5

O

12

:xCe3+（x=0.05~0.9）荧光粉,研究了Ce3+浓度、

助燃剂、灼烧温度、灼烧时间等对样品发光性能的影响。结果表明，以Al(OH)

3为原料，采用氟化物助熔剂可以获得颗粒细小均匀的荧光粉，最佳掺杂Ce3+的浓度及烧结温度分别为2%和1400℃；此外，发射波长有红移现象，此更符合现代固态照明对色度的需要，研究结果对荧光粉的生产具有一定意义。

关键词：YAG：Ce3+；荧光粉；制备；高温固相合成法；LED

High-temperature Solid State Reaction Method and Characterization of YAG：Ce3+ Phosphor

Abstract

The progress of preparation for YAG：Ce3+ phosphor is summarized systemically. Several prevalent methods used for production of YAG：Ce3+phosphor, such as sol-gel method, precipitation method, solid-state method and combustion synthesis are introduced in detail and their advantages and disadvantages are pointed out. The Y3-x Al5O12:xCe3+（x=0.05~0.9）phosphor was synthesized by high-temperature solid state reaction method. The influence of Ce3+ contents, various fluoride fluxing agents, sintering temperature and sintering time on the luminescence properties of the samples were investigated. The results indicated that phosphor sample with uniform particle size were obtained with as the starting material and some fluorides fluxing agents. Furthermore, the optimal concentration of Ce3+ and the optimal sintering temperature were found to be 2% and 1400℃, respectively. In addition, the emission wavelength shifted to the red direction, which would meet the solid-state white lighting requirements of chromaticity. The results are significant to the production of phosphors.

Key words: YAG：Ce3+；phosphors；preparation；high-temperature solid state reaction method；LED

目录

1 引言 (1)

2 YAG：Ce3+荧光粉的制备方法 (2)

2.1 高温固相法 (2)

2.2溶胶-凝胶法 (3)

2.3沉淀法 (3)

2.4燃烧法 (3)

3 各种制备方法的优缺点对比 (4)

4 结果与讨论 (5)

4.1 Ce3+掺杂量对样品发光性能的影响 (5)

4.2 灼烧温度和时间对样品发光性能的影响 (5)

4.3 结论 (6)

5 白光用YAG：Ce3+荧光粉展望 (7)

参考文献

1 引言

1964年Geusic等发现了钇铝石榴石（Yttrium aluminum garnet，Y

3A

15

O

12，

YAG）

晶,其特殊的激光光学性质引起了科学家们的广泛兴趣。20世纪70年代，科学家们在YAG晶体中引入稀土激活剂铈离子（Ce3+），发现原本白色的粉体变成了黄色，并且在可见光的激发下呈现出强的黄色荧光。

随着白光LED的出现及发展YAG：Ce3+逐渐得到了LED产业的青睐。白光 LED 作为照明光源与传统照明光源相比具有体积小、能耗少、寿命长、无污染等许多优点，在汽车灯、交通信号灯、LCD背光源、室内照明、路灯等领域具有广阔的应用前景[1-3]，被喻为第四代照明光源，成为当前照明技术的重要发展趋势。当前，技术成熟的白光LED制作方法是用InGaN/GaN 基LED管芯发出激发YAG：Ce荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光组合形成白光YAG：Ce荧光粉的发光性能对白光LED器件的性能有重要影响，因此，关于YAG：Ce荧光粉制备方法的研究成为白光 ERF 荧光粉研究的热点之一。

高温固相反应法制备荧光粉具有发光效率高、生产效率高、设备简单、操作方便，所获微粒的品质质量优良、表面缺陷少等优点，是商用荧光粉的主要制备方法，是合成荧光粉最早和最多的方法。但是，由于在高温下长时间灼烧往往导致荧光粉颗粒粗大，使用时往往需二次球磨，这一过程将大大降低荧光粉的发光亮度，同时又导致能源的浪费。因而，不需球磨、颗粒小、发光强度高的荧光粉的制备工艺成为荧光粉生产的关键技术[4]。本实验采用高温固相反应法制备YAG：Ce3+荧光粉，研究了Ce3+浓度、灼烧温度、时间、助熔剂等对样品发光性能的影响，获得了颗粒度均匀、发光性能优良的YAG：Ce3+荧光粉，对实际生产具有重要意义。