Silicate-based converter phosphors have become a research focus for white-light-emitting diode(LED), due to their rich source of raw materials, convenient preparation techniques and high stability of thecrystal structure.This paper reports on the results of studying with a group of similar phosphors in composition, explained that the emission spectra is depending on the type of light emission

Мархабаева, А. А.

Тулегенова, А. Т.

Цзюй Янян

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

XIII ɆȿɀȾɍɇАɊɈȾɇАə ɄɈɇɎȿɊȿɇɐɂə ɋɌɍȾȿɇɌɈВ, АɋɉɂɊАɇɌɈВ ɂ ɆɈɅɈȾɕɏ ɍɑȿɇɕɏ «ɉȿɊɋɉȿɄɌɂВɕ ɊАɁВɂɌɂə ɎɍɇȾАɆȿɇɌАɅɖɇɕɏ ɇАɍɄ» 310  Ɋɨɫɫɢя, Ɍɨɦɫɤ, 26-29 ɚɩɪеɥя 2016 г. Ɍɨɦ 1. Ɏɢɡɢɤɚ  СПЕКТРЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ЛЮМИНОФОРОВ ДЛЯ БЕЛЫХ СВЕТОДИОДОВ Цзюй Янян, А.Т.Тулегенова, А.А.Мархабаева  Научный руководитель: профессор, д.ф.-м.н. В.М. Лисицын Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 30, 634050 E-mail: 1374586947@qq.com THE PHOTOLUMINESCENCE SPECTRA OF PHOSPHORS FOR WHITE LED Ju Yangyang, A.T. Tulegenova, A.A. Marhabaeva,  Scientific Supervisor: Prof., Dr. V.M. Lisitsyn Tomsk Polytechnic University, Russia, Tomsk, Lenin str., 30, 634050 E-mail:1374586947@qq.com Abstract.Silicate-based converter phosphors have become a research focus for white-light-emitting diode (LED), due to their rich source of raw materials, convenient preparation techniques and high stability of the crystal structure.This paper reports on the results of studying with a group of similar phosphors in composition, explained that the emission spectra is depending on the type of light emission.В светодиодах для видимой области спектра («белых» СД) синефиолетовое или УФ излучение преобразуется в видимое люминофором. Эффективность и качественные характеристики преобразования в основном определяют световую отдачу и цветовые координаты СД. Поэтому большое внимание уделяется разработке новых и повышению излучательных характеристик существующих люминофоров. К настоящему времени разработано множество различных люминофоров, обеспечивающих световую отдачу светодиодов до 160 лм/Вт и излучение с различными координатами цвета [1]. Однако процессы возбуждения и люминесценции и природа центров свечения изучены недостаточно, что сдерживает совершенствование люминофоров.  В настоящей работе приведены результаты исследования группы близких по составу люминофоров с целью выявления зависимости спектральных характеристик излучения от вида оптического возбуждения.  Элементный состав выбранных люминофоров был определен с  использованием сканирующего электронного микроскопа Quanta3D 200i с системой энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDAX). Диапазон определяемых элементов - B÷U. Результаты определения состава приведены в таблице 1. Все люминофоры представляют собою порошки из микрокристаллов или микроплавней с размерами менее 30 мкм, что показано прямыми микроскопическими измерениями с помощью оптического микроскопа «Leica DM 6000 M». Таблица 1 Элементный состав выбранных люминофоров наименование Y Al Ga O Gd Ba Ce СДЛ5000 17,36 24 9,14 48,75 СДЛ4100 13,74 31 54,73 СДЛ 3000 15,91 21 11,78 51,04 СДЛ3300 8,87 27 53,31 10,2XIII ɆȿɀȾɍɇАɊɈȾɇАə ɄɈɇɎȿɊȿɇɐɂə ɋɌɍȾȿɇɌɈВ, АɋɉɂɊАɇɌɈВ ɂ ɆɈɅɈȾɕɏ ɍɑȿɇɕɏ «ɉȿɊɋɉȿɄɌɂВɕ ɊАɁВɂɌɂə ɎɍɇȾАɆȿɇɌАɅɖɇɕɏ ɇАɍɄ» 311  Ɋɨɫɫɢя, Ɍɨɦɫɤ, 26-29 ɚɩɪеɥя 2016 г. Ɍɨɦ 1. Ɏɢɡɢɤɚ  СДЛ3400  9,10  27    57,57 5,06     0,56 СДЛ4000  13,74  26    59,66          MG633 1W s800  12,98  27    56,69     0,67 1,90 AWS 5 90818-1  12,32  25    61,09            Результаты измерений спектров возбуждения  исследованных люминофоров представлены на рис.1.В спектрах возбуждения наблюдаются две полосы. Основная полоса возбуждения находится в области 455-470 нм. Эффективность возбуждения в этой полосе в разных люминофорах различна. В спектре возбуждения люминесценции есть полоса на 340 нм.Эффективность возбуждения в полосе на 340 нм в разных люминофорах мало различается. Полуширины полос возбуждения излучением в области λ=340 нм имеют величину около 0,29 эВ, в области λ=460 нм, в разных люминофорах в пределах 0,39 – 0,47 эВ.  Были измерены интегральные спектры люминесценции люминофоров при возбуждении излучением  чипа с λвозб =460 и ксеноновой лампы с λвозб =340 нм. Регистрация интегральных спектров свечения ИКЛ осуществлялась оптоволоконным спектрометром AvaSpec-2048 в спектральном диапазоне 200 – 1100 нм. Время интегрирования составляло 100 мс. Примеры спектров люминесценции люминофоров приведены на рис.2. Возбуждение в области 340 нм приводит к люминесценции в основной полосе во всех исследованных люминофорах. В измеренном в видимом диапазоне спектра излучении при возбуждении в области 460 нм проявляется часть отраженного от люминофора возбуждающего излучения. Результаты измерений спектров люминесценции исследованных люминофоров при возбуждении излучением  чипа с λвозб =460 и  ксеноновой лампы с λвозб =340 нм приведены в табл.2. Таблица 2 Таблица 2. Результаты измерений спектров люминесценции исследованных люминофоров при возбуждении излучением с λвозб 460 нм (ЧИП) И 340 нм (ксеноновая  лампа) Наименование люминофоров Возбуждение 460 нм Возбуждение 340 нм λm(нм) ∆Е,эВ ∆Е, эВ λm(нм) ∆Е,эВ  AWS 5 90818-1. 539 0,466 536 0,441 gd-257 2w. 550 0,454 550 0,444 l-2082-1+aws5-90821-3 542 0,463 543 0,443 L-2083-2+L-2085-1 _ 551 0,450 553 0,449 l-2086 2w s1000 548 0,460 554 0,451 Рис.1. Интегральные спектры люминесценции при возбуждении излучением с λвозб460 нм(чип) и 340нм(ксеноновая лампа) Рис.2. Спектров люминесценции при возбуждении излучением с λвозб 460  И 340 нм люминофоров СДЛ4100 и gd-257w  XIII ɆȿɀȾɍɇАɊɈȾɇАə ɄɈɇɎȿɊȿɇɐɂə ɋɌɍȾȿɇɌɈВ, АɋɉɂɊАɇɌɈВ ɂ ɆɈɅɈȾɕɏ ɍɑȿɇɕɏ «ɉȿɊɋɉȿɄɌɂВɕ ɊАɁВɂɌɂə ɎɍɇȾАɆȿɇɌАɅɖɇɕɏ ɇАɍɄ» 312  Ɋɨɫɫɢя, Ɍɨɦɫɤ, 26-29 ɚɩɪеɥя 2016 г. Ɍɨɦ 1. Ɏɢɡɢɤɚ  mg-397 2w s800 545 0,438 548 0,435 mg531w s 800 533 0,444 535 0,429 mg-558-2w s800 535 0,439 540 0,430 mg-571-1w s 800 535 0,447 543 0,438 mg-633 1w s800 532 0,447 543 0,450 сд-3300 558 0,454 553.3 0,415 сдл3000 560 0,439 564 0,446 сдл3400 551 0,456 551 0,452 сдл4000 537 0,456 533 0,435 сдл4100 531 0,485 537 0,435 сдл5000 510 0,456 514 0,440  Возбуждение с λ=340 и 460 нм приводит к появлению одинаковых полос люминесценции, характерных для данного люминофора. Полуширины полос возбуждения излучением в области λ=340 нм имеют величину около 0,434 эВ, в области  λ=460 нм в разных люминофорах в пределах 0,438 – 0,485 эВ. Анализ представленных результатов позволяет сделать следующие выводы. Спектры возбуждения всех исследованных люминофоров имеют две полосы в области 340 и 460 нм. Положение длинноволновой полосы слабо, но зависит от состава люминофора. Возможной причиной наблюдаемых эффектов представляется следующее. Все люминофоры представляют собою кристаллы, содержащие большие концентрации дефектов: активаторов и собственных. В таких кристаллах возможно формирование  нанодефектов, представляющих собою комплексы, включающие активаторы и собственные дефекты: вакансии, междоузельные ионы, как и в сцинтилляционных материалах[2]. Нанодефекты являются эффективными  центрами захвата энергии возбуждения и передачи этой энергии центрам свечения. Это заключение соответствует результатам исследования люминофоров FL-6040 bFL-5049 [3].  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ  1. Брискина Ч.М., Румянцев С.И., Рыжков М.В., Сощин Н.П., Спасский Д.А.. Поиск оптимальных составов гранатовых люминофоров с Ce3+ для белых cветодиодов // Светотехника 2012.-№ 5.-С.37-39. 2. Lisitsyna L. A. ,Lisitsyn V. M. Composition nanodefects in doped lithium fluoride crystals // Physics of the Solid State. – 2013 –  T. 55 –  №. 11. – P. 2297-2303   3. V.M.Lisitsyn, S.A. Stepanov,  D.T.Valiev, E.A.Vishnyakova, H.A.Abdullin, A.A.Marhabaeva,  4. A.T.Tulegenova. Kinetic characteristics of the luminescence decay for industrial yttrium-gadolinium-aluminiumgarnet based phosphors. //Materials Science and Engineering. – 2016.  

The photoluminescence spectra of phosphors for white led

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University