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摘 要

随着世界各国对环境保护的不断加强以及对能源需求的日益增长，LED 逐渐在液晶显示背光源领域和半导体照明领域得到广泛应用。本文系统性地介绍了LED的发光原理、荧光粉的分类和硅基氮氧化物荧光粉的特性，重点归纳了铕离子掺杂的硅基氮氧化物荧光粉的结构和发光性能，对比分析了在制备工艺上影响该荧光粉发光性能的因素，总结了在制备中掺杂不同助熔剂对发光性能的提升。最后，指出铕离子掺杂的硅基氮氧化物荧光粉的改进方向，通过改进制备过程中的煅烧温度、保温时间等以提高荧光粉的发光性能，同时，掺杂适当的助熔剂也是一个重点研究方向。

关键词：LED,荧光粉，β-SiAlON：Eu² ，助熔剂

Abstract: With the worldwide enhancement of environmental protection and the increasing requirement for energy，LED has been widely applied in the field of liquid crystal display backlights and semiconductor lighting. This essay systematically gave the introduction of the principle of LED illumination, the classification of phosphors and the characteristics of silicon-based oxynitride phosphors. Also, this article highlighted the structure and luminescence properties of silicon-based oxynitride phosphors doped with Europium ions. By analyzing the comparison of factors that affecting the luminescent properties of the phosphor in the preparation process, the article summarized the effect of doping different fluxes on the luminescent properties in the preparation. Finally, we pointed out the improvement direction of silicon-based oxynitride phosphors doped with Europium ions. By improving the calcination temperature and holding time in the preparation process, the luminescence properties of phosphors could be improved, at the same time, doping with appropriate fluxes is also a key point.

Key words: LED, phosphors, β-SiAlON：Eu² , fluxes

目 录

1 前言 5

1.1 LED的优点和应用 5

1.2 LED 的发展 5

2 发光概述 5

2.1 发光机理 5

2.2发光的分类 6

3 荧光粉的分类 7

3.1按化学成份分类 7

3.2按颜色分类 7

4典型的发光材料的合成方法 9

4.1高温固相法 9

4.2共沉淀法 9

4.3溶胶-凝胶法 9

4.4燃烧法 10

5 SiAlON材料 10

5.1α-SiAlON 10

5.2β-SiAlON 10

6 β-SiAlON：Eu² 的研究 10

6.1β-SiAlON：Eu² 荧光粉的结构 11

6.2β-SiAlON：Eu² 荧光粉的发光性能 11

6.3β-SiAlON：Eu² 荧光粉的发光性能的影响因素 12

结论 18

参 考 文 献 19

致谢 20

1 前言

1.1 LED的优点和应用

白光发光二极管(Light emit-ting diode，LED)具有体积小、效率高、能耗低、响应快、寿命长、无污染等优点，新 21 世纪光源。随着世界各国对环境保护的不断加强以及对能源的需求日益增长，LED 逐渐在液晶显示背光源领域和半导体照明领域得到广泛应用。

1.2 LED 的发展

第一支商用白光 LED 于 1997 年由日亚化学公司所生产 ^［1］。目前，市场广泛应用荧光粉涂覆半导体芯片的方法获得白光，所采用的红色荧光粉与黄色/绿色荧光粉的组合不仅可获得较广的色温可调范围，还可获得较高的显色指数，从而得到高质量的白光 LED。较为常用的荧光粉有硅基氮(氧) 化物荧光粉、碱土金属硅酸盐荧光粉、氟化物荧光粉等。

上世纪末，有一种荧光粉的发展突飞猛进，在许多领域受到重视，这就是硅基氮(氧)化物荧光粉。该体系的荧光粉具有更高的发光效率、更宽的光谱可调范围和优异的物理化学稳定性，虽发展时间不长，但快速在白光 LED 上得到广泛的应用^[2]。

2 发光概述

2.1 发光机理

发光的本质是物质非热辐射光发射,物质以某种方式吸收的能量在物质内部会直接转化为非均衡辐射而不经过热阶段。当物质受到外界刺激，例如受到光照射、被电子束直接轰击或者存在外加电场等各种外界的刺激，内部发生受激辐射，除了电子跃迁以外的能量则通过光的形式辐射，这就是物质的发光^[3]。

发光是由外界要素（如光电辐射等)与物质之间相互作用所引起的。来自苏联的科学家 Vavilov 曾经指出， 只要物质和外界因素之间的相互作用终止，虽然发光不会与外界作用同一时间终止，但发光也将在一个延续期间后随之终止。光的振动周期大约为 10 秒数量级，而光振动的周期跟发光停止的延续期比起来较短，这就是成功分辨出一些其它种类的光发射如反射、散射等与发光的关键所在。

图1-1 发光机理

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