白光LED用Ce，Tb：YAG单晶荧光材料的制备及其光学性能的研究

作     者：刘炳峰 

作者单位：温州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：向卫东;刘海涛

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：白光LED Ce,Tb:YAG单晶 光电参数 厚度 光谱 

摘      要：白光发光二极管(light-emitting diode，LED)是21世纪最具有发展前景的高新技术之一。因其体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、环保等优点被广泛应用于通用照明、背光源等领域。白光LED的实现形式很多，其中以蓝光芯片与黄色荧光粉组合产生白光的形式最为普遍，但荧光粉本身存在的转换效率低，寿命短光衰大，散热差等问题影响了白光LED的性能。用Ce:YAG单晶荧光材料取代目前商用的荧光粉来制备白光LED，可以使白光LED的性能得到改善，然而仍然存在红光发光成分不足的问题。 本文通过Ce:YAG掺杂Tb的方法来改善白光LED的发光性能。用X射线粉末衍射、吸收和荧光光谱、光色电性能测试等手段对晶体的光学性能进行了研究。研究结果如下： 1.采用提拉法生长出Ce及Ce，Tb掺杂浓度不同的Ce：YAG晶体，Ce，Tb共掺的YAG晶体中随着Ce，Tb掺杂浓度的不断增大，晶体开始出现裂痕及乱晶现象，而低浓度掺杂的晶体并未出现上述状况。 2.对晶体粉末进行了XRD分析，分析得知生长的Ce;YAG晶体，Ce，Tb掺杂浓度不同的YAG晶体均为单向立方结构，为纯的YAG结构，无其他杂相存在。 3. Ce及Ce，Tb掺杂浓度不同的YAG晶体在460nm处均有较强烈的吸收，均能与蓝光芯片相匹配。荧光光谱的分析知：460nm左右的蓝光激发下，Ce：YAG晶体及Ce，Tb掺杂浓度较低时（0.03，0.01）发光中心波长在530nm左右，浓度增大，发光中心在543nm附近，使发射光谱产生红移，一定程度上提升了白光LED的光学性能。 4. Ce，Tb掺杂浓度较低（x=0.06，y=0.04）晶体切片组装的白光LED的光电性能以及红粉和AB胶对于白光LED光电参数的影响：随着驱动电流的增大，各厚度切片组装的白光LED的光效也随之降低，相关色温会随之降低，而显色指数变化不大。红粉的掺杂可以降低色温，增加红光成分，有助于提升白光LED的显色性能，然而红粉的加入，使白光LED的透过率降低，光效也随着降低，加入AB胶后，增大了单晶片的透过率，光效明显提升。