稀土掺杂荧光材料的研究进展_徐金琴

V ol .39N o .6·22·化　工　新　型　材　料N EW CH EM ICA L M A T ERIA LS 第39卷第6期2011年6月

作者简介:徐金琴(1986-),女,硕士研究生,研究方向:光功能材料。

稀土掺杂荧光材料的研究进展

徐金琴　张　霞　王路明

(盐城工学院材料科学与工程学院,盐城224051)

摘　要　从荧光材料的激活剂出发,按发光颜色分类,分析了不同稀土激活剂离子的激活机理,讨论了荧光材料的不同制备方法并比较了其优缺点以及各种荧光材料的影响,并对荧光材料未来的研究方向进行了展望。

关键词　稀土掺杂,荧光材料,三基色

Research progress of rare -earth doped flourescent materials

Xu Jinqin Zhang Xia Wang Luming

(Schoo l of M ate rials Science and Engineering ,Yancheng Institute o f Technolog y ,Yancheng 224051)

A bstract A cco rding to the activato rs and luminescent color s of fluo rescent material ,analy zed the activation mecha -nism o f different reactivato rs ion ,discussed the different fluor escent ma te rial prepara tion me tho ds and their adva ntag es and disadvantage s ,and the effec t o f a ll kinds of fluo resce nt material ,and pro spected resea rch directio n o f fluo rescent materials in the future .

Key words ra re -earth do ping ,f loure scent material ,trico lo r

稀土掺杂荧光材料由于它的优良的发光性能越来越多地受到了关注。稀土元素特殊的电子层结构,可以将吸收到的能量转换为光的形式发出。利用这一特性制成的稀土荧光材料可用于计算机显示器及各种显示屏和荧光灯等诸多领域。而我国是世界稀土资源最丰富的国家,占世界储量的80%,在

稀土研究方面有着得天独厚的优势[1]。

近几年稀土掺杂的三基色荧光粉主要围绕着实现WL ED ,已取得了巨大的进步,研制了许多新型体系的荧光粉;也改善了先前开发的荧光粉性能。尤其是开发与改善了近紫外荧光粉,使其性能更能实现在L ED 的应用。本文从荧光材料的激活剂出发,按发光颜色分类,综述了国内外稀土掺杂在三基色荧光粉方面的研究进展,并阐述了近几年来的相关研究成果。

1　蓝色荧光粉

蓝色荧光粉的性能研究和制备方法都相对比较成熟,其

投入工业生产也较早。蓝色荧光粉主要以Eu 2+、Ce 3+、T m 3+等为激活剂。

1.1　以Eu 2+

为激活剂的蓝色荧光体系

研究发现Eu 2+离子的发光是由4f 7※4f 65d 宽带和4f 7※4f 7线性跃迁引起的。但由于4f 电子对晶格环境并不敏感,而5d 能级裸露在外,受晶格环境影响显著,且容易与晶格发生强烈的耦合作用,不同的晶体结构中5d 能级以不同的方式分裂,从而导致了宽带吸收和宽带发射,这使Eu 2+在不同的晶体结构中可以发射从紫外到可见光区不同波长的光。针对Eu 2+为激活剂的蓝色荧光粉可按基质进行分类:1.1.1　铝酸盐基质类

Eu 2+为激活剂的蓝色荧光粉铝酸盐基质类主要有BaM -gA l 10O 17:Eu 2+(BAM )[2]

和M Al 2O 4:Eu 2+(Ca ,S r ,Ba )。用高

温固相法合成的BAM 为六方晶系的白色晶体,其发射光谱峰值为453nm ,而M A l 2O 4:Eu 2+(Ca ,Sr ,Ba )的发射光谱范围覆盖了400～520nm 的范围。另外,CaA l 2O 4:Eu 2+,N d 3+是目前性能最好的蓝色长余辉材料。该类铝酸盐体系荧光材料化学性质稳定,无放射性污染,但其发光颜色单调,遇水不稳定,原料纯度要求高,生产成本高。

1.1.2　硅酸盐基质类

姜洪义[3]等在还原气氛下,采用高温合成法制备出Sr 2M g Si 2O 7基荧光材料,研究结果表明Sr 2M g Si 2O 7基发光材料的发射光谱为宽带谱,峰值位于471nm 处,晶格中只存在Eu 2+形成的发光中心。为了克服高温固相法带来的合成温度高(1200～1400℃),还原时间长(2～3h ),且球磨后发光亮度衰减很多的缺点,姜洪义等又采用溶胶-凝胶法[4],在低于传统高温固相法200℃的温度下,合成了粒径小、纯度高、粒度均匀、发光性能良好的Sr 2M gSi 2O 7:Eu 2+,Dy 3+荧光材料,并提高了发光材料的品质和余辉时间。同年,李东平等[5]采用燃烧法快速合成了S r 2M gSi 2O 7:Eu 2+,Dy 3+荧光材料。燃烧法和高温固相法合成的这种荧光材料具有相同组成和结构,为简单四方结构,激发带峰值位于356nm ,发射光谱值在475nm ,是典型的4f ※5d 跃迁产生。燃烧法合成的材料具有疏松、易粉碎、发光下降不明显特点,且在生产过程中不需要还原气氛,因而生产设备简单,生产过程简便,生产周期短,节约能源,降低了成本,有望成为合成发光材料的一种新方法。

此外,BaA l 2Si 2O 8:Eu 2+是一种新型碱土硅酸盐蓝色荧光粉,马明星等[6]采用化学共沉淀法一次煅烧工艺合成了单