研究目的
阐明Sr2Al3O6F:Eu3+氧氟化物的结构并优化其光致发光性能,以应用于冷白光LED。
研究成果
通过固相法制备了具有六方结构的无掺杂及Eu3?掺杂Sr?Al?O?F微晶荧光粉。价键求和与全局不稳定性指数结果证实了XRD精修图谱及晶体结构的稳定性。DFT理论计算带隙为4.76 eV,与DRS估算的实验值5.02 eV接近。λex=393和464 nm下的PL发射结果表明,最优样品Sr?.?Al?O?F:Ba?.?/Eu?.?呈现高红色纯度(>95%),是理想的白色LED红色组分。将该优化荧光粉与商用黄色荧光粉组合制成的白光LED展现出明亮白光发射,显色指数80.5%,相关色温5510 K,CIE坐标(0.33, 0.36)。所有研究结果表明该荧光粉完全适用于制备冷白光LED。
研究不足
该研究受限于较高Eu3?掺杂浓度(x=0.10)时观察到的浓度猝灭效应,这会降低光致发光强度。此外,研究也承认需要进一步探究Ba2?共掺杂对结构的影响。
1:实验设计与方法选择:
通过传统固相反应法合成了一系列Sr2-xAl3EuxO6F(x=0.00、0.01、0.03、0.05、0.07和0.10)荧光粉。所用原料为Sigma-Aldrich公司提供的纯SrCO3(99.8%)、Al2O3(≥99.6%)、SrF2(99.99%)和Eu2O3(99.999%)。除略微过量的SrF2(5 wt%)外,精确称量原料进行充分研磨。将研磨后的混合物转移至氧化铝坩埚,在空气中1250?C烧结4小时。采用类似方法制备Sr
2:07和10)荧光粉。所用原料为Sigma-Aldrich公司提供的纯SrCO3(8%)、Al2O3(≥6%)、SrF2(99%)和Eu2O3(999%)。除略微过量的SrF2(5 wt%)外,精确称量原料进行充分研磨。将研磨后的混合物转移至氧化铝坩埚,在空气中1250?C烧结4小时。采用类似方法制备Sr8Al3O6F:
1.8Al3O6F:Ba0.1/Eu0.1样品,其中以BaCO3(99.8%)作为Ba2+来源。
3:1/Eu1样品,其中以BaCO3(8%)作为Ba2+来源。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用Philip’s x’pert pro衍射仪(配备Ni滤光片Cu-Kα射线,λ=1.54 ?,工作电压45 kV,电流40 mA)测量合成材料的X射线衍射(XRD)特性。
4:54 ?,工作电压45 kV,电流40 mA)测量合成材料的X射线衍射(XRD)特性。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:采用DFT建模估算Sr2Al3O6F的电子结构;通过德国WITEC公司Confocal Raman Microscope(alpha 300 R)采集未掺杂Sr2Al3O6F的拉曼光谱;使用岛津UV 3600记录紫外-可见漫反射光谱(DRS);以450W氙闪光灯为激发源,通过YvonFluorolog 3荧光光谱仪测量光致发光(PL)特性;XPS扫描实验在英国牛津仪器公司Omicron ESCA+设备上完成。
5:实验流程与操作规范:
通过色彩计算软件估算国际照明委员会(CIE)色坐标。将最佳配比的红光荧光粉与Y3Al5O12:Ce3+黄光荧光粉混合,分散于透明硅树脂制成荧光混合物,粘贴于460 nm蓝光InGaN LED芯片(工作电流300 mA)上制备白光LED模块,使用OCEAN-FX-XRI-EX CCE分光光度计测量其PL特性。
6:数据分析方法:
通过能带结构计算研究Sr2Al3O6F的电子结构,并计算投影态密度(pDOS)与总态密度(DOS)。采用Judd-Ofelt理论分析发射带的各种辐射特性。
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获取完整内容-
Confocal Raman Microscope
alpha 300 R
WITEC Germany
Raman spectrum collection
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SrCO3
Sigma-Aldrich
Starting material for synthesis
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Al2O3
Sigma-Aldrich
Starting material for synthesis
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SrF2
Sigma-Aldrich
Starting material for synthesis
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Eu2O3
Sigma-Aldrich
Starting material for synthesis
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BaCO3
Sigma-Aldrich
Starting material for synthesis
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Philip’s x’pert pro diffractometer
Philip’s
X-ray diffraction (XRD) characteristics measurement
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Shimadzu UV 3600
Shimadzu
UV-Vis diffused reflectance spectra (DRS) recording
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YvonFluorolog 3 spectrofluorimeter
Photoluminescence (PL) characteristics measurement
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Omicron ESCA+
Oxford Instruments Germany
XPS scans
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CCE spectrophotometer
OCEAN-FX-XRI-EX
PL properties measurement of the fabricated LEDs
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