近紫外基白光LEDs用KYBaSi2O7∶Bi3+蓝色荧光粉发光特性

付素月; 朱烨程; 马颖珊; 姚瑶; 王志军; 索浩; 王大伟; 杨志平; 赵金鑫; 李盼来

doi:10.37188/CJL.20220109

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近紫外基白光LEDs用KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺蓝色荧光粉发光特性

材料合成及性能 | 更新时间：2022-08-01

- 近紫外基白光LEDs用KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺蓝色荧光粉发光特性
  增强出版
- Luminescence Properties of Blue Emitting Phosphor KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺ for Near-UV Based White LEDs
- 发光学报 2022年43卷第7期页码：1078-1085
- 作者机构：
  
  1.河北大学物理科学与技术学院，河北保定　071002
  2.河北省半导体照明与显示关键材料重点实验室，河北保定　071000
- 作者简介：
  
  [ "付素月（2001-），女，河北石家庄人，在读本科生，主要从事发光材料及其应用方面的研究。 E-mail： 1678720079@qq.com" ]
  [ "王志军（1979-），女，河北沧州人，博士，教授，博士生导师，2016年于北京交通大学获得博士学位，主要从事发光材料及其应用方面的研究。 E-mail： wangzj1998@126.com" ]
  [ "李盼来（1978-），男，河北河间人，博士，教授，博士生导师，2014年于北京交通大学获得博士学位，主要从事发光材料及其应用方面的研究。 E-mail： li_panlai@126.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51672066;51902080);河北省人才培养工程项目(A201902005);河北省自然科学基金重点项目(E2019201223);河北省杰出青年基金(A2018201101);中央引导地方项目(206Z1102G;216Z1101G)
- DOI：10.37188/CJL.20220109
  中图分类号： O482.31
- 收稿日期：2022-03-27，
  
  修回日期：2022-04-12，
  
  纸质出版日期：2022-07-05
- 稿件说明：
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付素月,朱烨程,马颖珊等.近紫外基白光LEDs用KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺蓝色荧光粉发光特性[J].发光学报,2022,43(07):1078-1085.

FU Su-yue,ZHU Ye-cheng,MA Ying-shan,et al.Luminescence Properties of Blue Emitting Phosphor KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺ for Near-UV Based White LEDs[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(07):1078-1085.
付素月,朱烨程,马颖珊等.近紫外基白光LEDs用KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺蓝色荧光粉发光特性[J].发光学报,2022,43(07):1078-1085. DOI： 10.37188/CJL.20220109.

FU Su-yue,ZHU Ye-cheng,MA Ying-shan,et al.Luminescence Properties of Blue Emitting Phosphor KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺ for Near-UV Based White LEDs[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(07):1078-1085. DOI： 10.37188/CJL.20220109.

摘要

白光发光二极管（LED）在固态照明中应用广泛，其中蓝色荧光粉因发挥十分重要的作用而成为当前研究的热点。本文采用高温固相法合成了KYBaSi

∶Bi

蓝色荧光粉，研究了材料的发光特性。结果显示，在370 nm光激发下，KYBaSi

∶Bi

呈现出覆盖380~600 nm、主峰位于418 nm的不对称宽带发射；Bi

离子的发光存在浓度猝灭现象；温度升高时，材料表现出了较好的温度稳定性，在400 K时仍能保持64%的初始强度。此外，将其和商用荧光粉以及370 nm的近紫外芯片结合制成了白光LED，其色坐标为（0.368 2，0.398 1），色温为4 463 K，表明利用该材料可以实现近紫外基白光LEDs。

Abstract

White light emitting diodes（LEDs） are widely used in solid state lighting， and blue phosphors play an important role， which has become the focus of current research. In this work， KYBaSi

∶Bi

blue phosphor was synthesized by the high temperature solid-state method， and the luminescence properties of the phosphor were studied. The results show that the blue phosphor KYBaSi

∶Bi

exhibits an asymmetric emission band， which can range from 380 nm to 600 nm， and the peak locates at 418 nm. There is the concentration quenching of Bi

in KYBaSi

. The phosphor shows the good thermal stability， and the emission at 400 K remains the 64% of the original intensity. The white LED was synthesized by combining commercial phosphor with 370 nm near-UV LED chip. The chromatic coordinates of white light were （0.368 2， 0.398 1） and the color temperature was 4 463 K.

关键词

Keywords

references

王林香，赵海琴，孙德方 . Mg 2+ 、Zn 2+ 掺杂CaWO 4 ∶Eu 3+ 荧光粉的发光性质［J］. 发光学报， 2020 ， 41 （ 1 ）： 23 - 30 . doi: 10.3788/fgxb20204101.0023 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204101.0023

WANG L X ， ZHAO H Q ， SUN D F . Luminescent properties of CaWO 4 ∶Eu 3+ phosphors doped with Mg 2+ or Zn 2+ ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2020 ， 41 （ 1 ）： 23 - 30 . （in Chinese） . doi: 10.3788/fgxb20204101.0023 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204101.0023

DANG P P ， LIU D J ， LI G G ， et al . Recent advances in bismuth ion-doped phosphor materials：structure design，tunable photoluminescence properties，and application in white LEDs ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2020 ， 8 （ 16 ）： 1901993-1-33 . doi: 10.1002/adom.201901993 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201901993

XIA Z G ， XU Z H ， CHEN M Y ， et al . Recent developments in the new inorganic solid-state LED phosphors ［J］. Dalton Trans. ， 2016 ， 45 （ 28 ）： 11214 - 11232 . doi: 10.1039/c6dt01230b http://dx.doi.org/10.1039/c6dt01230b

TAKEDA T ， XIE R J ， SUEHIRO T ， et al . Nitride and oxynitridephosphors for white LEDs：synthesis，new phosphor discovery，crystal structure ［J］. Prog. Solid State Chem. ， 2018 ， 51 ： 41 - 51 . doi: 10.1016/j.progsolidstchem.2017.11.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2017.11.002

WANG L ， XIE R J ， SUEHIRO T ， et al . Down-conversion nitride materials for solid state lighting：recent advances and perspectives ［J］. Chem. Rev. ， 2018 ， 118 （ 4 ）： 1951 - 2009 . doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00284 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00284

LIN C C ， LIU R S . Advances in phosphors for light-emitting diodes ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2011 ， 2 （ 11 ）： 1268 - 1277 . doi: 10.1021/jz2002452 http://dx.doi.org/10.1021/jz2002452

XIA Z G ， LIU Q L . Progress in discovery and structural design of color conversion phosphors for LEDs ［J］. Prog. Mater. Sci. ， 2016 ， 84 ： 59 - 117 . doi: 10.1016/j.pmatsci.2016.09.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.09.007

吴占超，刘杰，侯万国 . 白色发光二极管用蓝色荧光粉的研究进展［J］. 材料导报， 2009 ， 23 （ S2 ）： 105 - 108 . doi: 10.3321/j.issn:1005-023X.2009.z2.033 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1005-023X.2009.z2.033

WU Z C ， LIU J ， HOU W G . Progress in research on blue-emitting phosphors for white-emitting diodes ［J］. Mater. Rev. ， 2009 ， 23 （ S1 ）： 105 - 108 . （in Chinese） . doi: 10.3321/j.issn:1005-023X.2009.z2.033 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1005-023X.2009.z2.033

周勤勤，王梦霞，王忆 . 稀土离子掺杂蓝色荧光粉的研究进展［J］. 广州化工， 2019 ， 47 （ 24 ）： 20 - 29 . doi: 10.3969/j.issn.1001-9677.2019.24.012 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-9677.2019.24.012

ZHOU Q Q ， WANG M X ， WANG Y . Research progress on rare earth ion doped blue phosphors ［J］. Guangzhou Chem. Ind. ， 2019 ， 47 （ 24 ）： 20 - 29 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1001-9677.2019.24.012 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-9677.2019.24.012

GEORGE N C ， DENAULT K A ， SESHADRI R ， et al . Phosphors for solid-state white lighting ［J］. Annu. Rev. Mater. Res. ， 2013 ， 43 ： 481 - 501 . doi: 10.1146/annurev-matsci-073012-125702 http://dx.doi.org/10.1146/annurev-matsci-073012-125702

田少华 . 用于白光LED的KNaCa 2 （PO 4 ） 2 ∶Eu 2+ 蓝色荧光粉的发光特性［J］. 光电子·激光， 2015 ， 26 （ 3 ）： 519 - 522 .

TIAN S H . Luminescent properties of blue emitting phosphor KNaCa 2 （PO 4 ） 2 ∶Eu 2+ for white LEDs ［J］. J. Optoelectron. Lasers ， 2015 ， 26 （ 3 ）： 519 - 522 . （in Chinese）

HOU J S ， JIANG W Z ， FANG Y Z ， et al . Red-emitting Ca 9 Al（PO 4 ） 7 ∶Ce 3+ ，Mn 2+ phosphor with energy transfer prepared by solid state reaction ［J］. ECS J. Solid State Sci. Technol. ， 2012 ， 1 （ 2 ）： R57 - R61 . doi: 10.1149/2.013202jss http://dx.doi.org/10.1149/2.013202jss

HOERDER G J ， SEIBALD M ， BAUMANN D ， et al . Sr［Li 2 Al 2 O 2 N 2 ］∶Eu 2+ —a high performance red phosphor to brighten the future ［J］. Nat. Commun. ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 1824-1-9 . doi: 10.1038/s41467-019-09632-w http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09632-w

DUTZLER D ， SEIBALD M ， BAUMANN D ， et al . Alkali lithosilicates：renaissance of a reputable substance class with surprising luminescence properties ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2018 ， 57 （ 41 ）： 13676 - 13680 . doi: 10.1002/anie.201808332 http://dx.doi.org/10.1002/anie.201808332

王金迪，黄帅，尚蒙蒙 . Eu 2+ 掺杂UCr 4 C 4 -型窄带发射荧光材料的研究进展及应用［J］. 发光学报， 2020 ， 41 （ 10 ）： 1214 - 1233 . doi: 10.37188/cjl.20200182 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20200182

WANG J D ， HUANG S ， SHANG M M . Advances in Eu 2+ doped UCr 4 C 4 -type phosphors with narrow-band emissions and their applications ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2020 ， 41 （ 10 ）： 1214 - 1233 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20200182 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20200182

赵鸣 . Eu 2+ 掺杂UCr 4 C 4 型硅酸盐发光材料的结构设计与发光性能研究［D］. 北京：北京科技大学， 2021 .

ZHAO M . Structure Design and Luminescence Properties of Eu 2+ Doped UCr 4 C 4 Silicate Luminescent Materials ［D］. Beijing ： University of Science and Technology Beijing ， 2021 . （in Chinese）

DANG P P ， YANG W ， ZHANG Q Q ， et al . （INVITED）Narrow-band violet and blue emission of Bi 3+ in M 10 P 6 O 25 （ M =Ca，Sr） based on highly symmetric crystal structure ［J］. Opt. Mater. X ， 2022 ， 13 ： 100136 . doi: 10.1016/j.omx.2022.100136 http://dx.doi.org/10.1016/j.omx.2022.100136

魏忆，李国岗 . 高对称性晶体结构中实现Bi 3+ 窄带蓝光发射［J］. 发光学报， 2021 ， 42 （ 9 ）： 1365 - 1375 . doi: 10.37188/CJL.20210141 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210141

WEI Y ， LI G G . Narrow-band blue emission of Bi 3+ based on high crystal structure symmetry ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2021 ， 42 （ 9 ）： 1365 - 1375 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20210141 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210141

HUANG D Y ， DANGPP ， LIAN H Z ， et al . Luminescence and energy-transfer properties in Bi 3+ /Mn 4+ codoped Ba 2 GdNbO 6 double-perovskite phosphors for white-light-emitting diodes ［J］. Inorg. Chem. ， 2019 ， 58 （ 22 ）： 15507 - 15519 . doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b02558 http://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.9b02558

RAY S ， TADGE P ， DUTTA S ， et al . Synthesis，luminescence and application of BaKYSi 2 O 7 ∶Eu 2+ ：a new blue-emitting phosphor for near-UV white-light LED ［J］. Ceram. Int. ， 2018 ， 44 （ 7 ）： 8334 - 8343 .

WANG Y C ， DING J Y ， WANG Y H . Preparation and photoluminescence properties with the site-selected excitations of Bi 3+- activated Ba 3 Sc 4 O 9 phosphors ［J］. J. Am. Ceram. Soc. ， 2017 ， 100 （ 6 ）： 2612 - 2620 . doi: 10.1111/jace.14789 http://dx.doi.org/10.1111/jace.14789

CHEN M Y ， XIA Z G ， MOLOKEEVM S ， et al . Tuning of photoluminescence and local structures of substituted cations in x Sr 2 Ca（PO 4 ） 2 -（1- x ）Ca 10 Li（PO 4 ） 7 ∶Eu 2+ phosphors ［J］. Chem. Mater. ， 2017 ， 29 （ 3 ）： 1430 - 1438 .

敬小龙，朱达川，曹仕秀，等 . Ba 5 （PO 4 ） 3 Cl∶Eu 2+ 荧光粉的制备和发光性能研究［J］. 发光学报， 2014 ， 35 （ 4 ）： 409 - 412 .

JING X L ， ZHU D C ， CAO S X ， et al . Preparation and luminescence properties of Ba 5 （PO 4 ） 3 Cl∶Eu 2+ phosphor ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2014 ， 35 （ 4 ）： 409 - 412 . （in Chinese）

LIU D J ， YUN X H ， LI G G ， et al . Enhanced cyan emission and optical tuning of Ca 3 Ga 4 O 9 ∶Bi 3+ for high-quality full-spectrum white light-emitting diodes ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2020 ， 8 （ 22 ）： 2001037 . doi: 10.1002/adom.202001037 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202001037

JI H P ， WANG L ， MOLOKEEVM S ， et al . Structure evolution and photoluminescence of Lu 3 （Al，Mg） 2 （Al，Si） 3 O 12 ∶Ce 3+ phosphors：new yellow-color converters for blue LED-driven solid state lighting ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2016 ， 4 （ 28 ）： 6855 - 6863 . doi: 10.1039/c6tc00966b http://dx.doi.org/10.1039/c6tc00966b

BAUR W H . The geometry of polyhedral distortions. Predictive relationships for the phosphate group ［J］. Acta Cryst. Sect. B ， 1974 ， 30 （ 5 ）： 1195 - 1215 . doi: 10.1107/s0567740874004560 http://dx.doi.org/10.1107/s0567740874004560

GEORGEN C ， BIRKEL A ， BRGOCH J ， et al . Average and local structural origins of the optical properties of the nitride phosphor La 3- x Ce x Si 6 N 11 （0 < x≤ 3）［J］. Inorg. Chem. ， 2013 ， 52 （ 23 ）： 13730 - 13741 . doi: 10.1021/ic402318k http://dx.doi.org/10.1021/ic402318k

GEORGEN C ， PELL A J ， PAGE K ， et al . Local environments of dilute activator ions in the solid-state lighting phosphor Y 3- x Ce x Al 5 O 12 ［J］. Chem. Mater. ， 2013 ， 25 （ 20 ）： 3979 - 3995 . doi: 10.1021/cm401598n http://dx.doi.org/10.1021/cm401598n

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