KEu(MoO4)2荧光材料的熔盐法制备及表征文献综述
2020-04-10 16:11:16
文 献 综 述
1 引言
发光二极管(light-emitting diode,简称LED)是一种将电能转化为光能的固体电致发光器件。自从1996年日亚(Nichia)公司生产出的GaN基白光发光二极管(white light-emitting diodes,WLED)[1]以来,半导体白光二极管固体照明与传统的固体照明技术(白炽灯、荧光灯)相比,显示出使用电压低、光效高、适用性广、稳定性好、对环境友好、颜色可调等优点,被喻为新一代照明光源,半导体LED固态光源替代传统照明光源是大势所趋。在世界各国白炽灯禁令之下,作为其替代品的节能照明市场需求将迎来快速增长[2]。世界各国都将白光LED照明列为本国的重要课题。
钨酸根和钼酸根具有特殊的性质,可以有效吸收蓝紫光LED发射的光谱,并传递给掺杂在钨酸盐、钼酸盐或钨/钼酸盐基体中的稀土离子。Eu3 离子在红光、纯红光波段有较强的发射光谱,成为当前红色稀土荧光粉中应用最广泛的稀土离子,而且Eu3 离子激发的钨/钼酸盐的激发光谱在395 nm (紫光) 附近有线性激发峰,与现阶段LED芯片非常匹配,成为当前LED用红色荧光粉研究的重点。
目前许多先进的合成方法应用于钼酸盐发光材料的制备,如高温固相法、溶胶凝胶法、水热法、溶剂热法、熔盐法等。熔盐法是一种在较低的反应温度下和较短的反应时间内制备纯净晶体的方法,即加入适量的助熔剂中生长出晶体。使用可以明显的降低合成温度和缩短反应时间,降低了能耗,并且更容易地控制粉体颗粒的形状和尺寸。熔盐法制备也更利于产物的大量生产,更符合实际生产的需要。
本课题的研究目的在于通过熔盐法合成制备出形貌规整、尺寸均一的KEu(MoO4)2;在通过调节制备过程中的盐料比、保温时间、合成温度等控制粉体的尺寸、形貌、晶体结晶性;通过XRD、SEM、PL等表征产物的各种性能特征。
2 钼酸盐材料的应用
白钨矿结构的钼酸盐,由于具有优越的发光性能和良好的显色、变色效应备受人们关注。近年来,这类材料被证实是良好的激光施主材料,它具有吸收峰宽,阀值低,增益大和效率高等特点。又由于其优越的电学、磁学、光学性质,钼酸盐的研究在近代得到长远的发展,并在生产和科学研究中研究中得到广泛的应用,和不断的拓展。经过前人的研究发现,它在工业领域的应用主要分为以下几个方面:
2.1钼酸盐用作发光材料
白光LED被公认为是21世纪的新光源,是超越白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯的第四代照明光源, 具有节能、绿色环保、寿命长、体积小、发光效率高等诸多优点[2],在照明和显示领域有着巨大的应用前景。白光LED目前已在手机、相机、显示、指示灯等方面得到了广泛应用,且在汽车灯、LCD背光源及夜景照明等方面也开始崭露头角。在短短几年中, 照明和半导体领域掀起一股全球范围的白光LED热潮, 使之不断创新, 飞速发展。实现白光LED 的途径主要有3种[3-5],一是用LED芯片所发光激发荧光粉,芯片和荧光粉发出的光混合形成白光,即荧光粉涂敷光转变法;二是利用红光、绿光、蓝光LED制备LED 白光组件,即多色LED 组合法;三是利用多个活性层使LED 直接发白光,,即多量子阱法。其中荧光粉涂敷光转变法是制造白光LED 的主要途径之一,目前已经商业化的产品绝大多数都是用这种方法制造的。在这种方法中,荧光粉作为光的转换物质所起的作用是至关重要的,它直接影响白光LED产品的发光效率、使用寿命、显色指数、色温等主要指标。在白光LED用荧光粉的研究方面, 从绿粉与黄粉的制备到发光性能等均已达到成熟阶段, 然而红粉的发光效率和稳定性则不能与其它粉相比。一直以来[6],LED用红色荧光粉多局限于碱土金属硫化物系列,该类荧光粉的物理化学性质极不稳定,且热稳定性差,光衰大,严重损害了白光L ED 产品的质量。因此,开发高稳定性、高色纯度并能被近紫外和蓝光有效激发的红色荧光材料显得十分重要。近年来,已陆续开发出许多LED 用新型红色荧光粉,如硅酸盐、钨/ 钼酸盐、铝酸盐及氮(氧)化物荧光体等,其中钨/钼酸盐作为光学材料,具有良好的发光性能、稳定性和应用性。由于钼酸根、钨酸根具有特殊的性质,可以有效吸收蓝紫光LED 发射的光谱,,并传递给掺杂在钨酸盐、钼酸盐或钨/ 钼酸盐基体中的稀土离子,与LED芯片的光输出波长匹配,加之烧结温度较低(700~1000 ℃),成为当前LED用红色荧光粉研究的热点。
2.2钼酸盐用作薄膜材料