二氧化钛纳米粒子局域等离子体共振增强YAG荧光粉发光特性研究

摘要

白光L ED具有绿色节能、超长寿命、安全可靠等优点,作为新型照明光源的重要发展方向,如何提高白光L ED的发光效率仍是照明领域的核心问题之一.商业中白光L ED主要采用蓝色L ED芯片激发黄色YAG荧光粉的方式来实现白光,显然提高荧光粉的发光效率将可有效改善白光LED的性能指标.而目前研究较多有关L ED用荧光粉的基质创新和掺杂方面,对基于局域等离子体共振效应的荧光粉研究尚有待进一步探索.以钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了以YAG:Ce3+荧光粉为载体的表面包覆锐钛矿型纳米二氧化钛的复合荧光材料,研究了TiO2纳米颗粒包覆YAG:Ce3+荧光粉对粉体发光性能的影响.利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光度计和拉曼光谱仪等测试手段对样品的物相结构和光学特性进行表征分析.研究结果表明,在不同温度和不同TTBO:H2O体积比条件下,制备得到的TiO2包覆YAG:Ce3+荧光粉对粉体的荧光光谱产生了显著的影响,当T TBO:H2 O=2:1和煅烧温度600℃时,制备出了发光性能优异的TiO2包覆YAG:Ce3+荧光粉.通过测试分析发现,样品中TiO2纳米粒子较好的包覆在YAG:Ce3+荧光粉表面,锐钛矿衍射峰值相对强度较为突出,锐钛矿具有比金红石更高的光催化活性,高含量的锐钛矿在激发光激发下更加容易产生光生e-和h+;通过拉曼测试表明,在1264.10和1283.59 cm-1处的特征峰得到了增强,这归因于T iO2作为一种具有局域等离子体效应的纳米颗粒,在633 nm激发光激发下,激发光频率与TiO2包覆YAG:Ce3+颗粒界面处的电子吸收峰接近,其界面处产生了LSPR效应;通过PL光谱测试分析表明,局域表面等离子体共振效应使得制备的TiO2包覆YAG:Ce3+荧光粉的发光强度提高了21％,量子效率提高了5.5％.研究表明,基于T iO2的局域表面等离子体效应能有效地提高YAG:Ce3+荧光粉的发光效率,将有望推进和改善白光LED在高效、高功率、大流明照明领域的广泛应用.