Дудукало О.Е., д.т.н. Воробьев В.А.

Северо-Кавказский государственный технический университет,

Российская Федерация

СИНТЕЗ ЛЮМИНОФОРА НА ОСНОВЕ АЛЮМОИТТРИЕВОГО ГРАНАТА ДЛЯ ИСТОЧНИКОВ БЕЛОГО СВЕТА НА ОСНОВЕ СИД МЕТОДОМ ГОРЕНИЯ

 

Целью настоящей работы является   исследование взаимосвязи   светотехнических характеристик и химического состава с условиями синтеза люминофоров гранатной структуры для применения в источниках белого цвета свечения на основе синих светоизлучающих диодов и разработка на базе полученных результатов технологии синтеза люминофоров с заданными свойствами.

В первой серии образцов изучили зависимости иттрий алюминиевого граната (ИАГ) и гадолиний алюминиевого граната (ГАГ) от концентрации активатора – Се. Результаты спектральных измерений полученных образцов на рисунке 1 свидетельствуют, что при замещении иттрия на гадолиний максимумы спектров излучения и возбуждения смещаются в более длинноволновую область. Максимум первой более коротковолновой полосы возбуждения, наоборот, смещается в коротковолновую область. Вследствие чего расстояние между максимумами полос возбуждения увеличивается.

Представленные на рисунке 1 (б) спектры возбуждения показывают, что в спектрах возбуждения как иттрий-алюминиевого, так и гадолиний-алюминиевого гранатов помимо возбуждения люминесценции церия в области коротковолнового ультрафиолета (< 250 нм) присутствуют также довольно сильные полосы с ? _макс = 330 и 340 и ? _макс = 460 и 475 нм соответственно. При этом полуширина полосы возбуждения гадолиниевого граната оказывается большей, чем у ИАГ.

Спектры излучения при ? _возб = 460 или 475 нм на рисунке 1 (а) показывают, что максимум излучения у ГАГ ( ? _макс = 580 нм) располагается в более длинноволновой области, чем максимум излучения у ИАГ          ( ? _макс = 540 нм), а полоса излучения гадолиниевого граната, также как и его полоса возбуждения, имеет большую полуширину (185 и 120 нм у ГАГ и ИАГ соответственно). Кроме того, заметно, что полосы зелёного излучения ИАГ и оранжевого излучения ГАГ не элементарны и состоят из двух сильно перекрывающихся полос. Спектры возбуждения также показывают, что в области 200 ? 250 нм может наблюдаться и непрямое возбуждение церия, но при этом энергия, поглощаемая основой, может быть передана иону церия лишь с очень низкой эффективностью.

 

 

Рис.1. Спектры излучения (а) ИАГ : Се (1) и ГАГ (2) и спектры возбуждения (б) ГАГ (1) и ИАГ (2)

 

Во второй серии изучено влияние замещения частиц Al на частицы Ga. Необходимость такая изучения была обусловлена тем, что при введении Gd спектр излучения сместился в длинноволновую область, а требуемый параметр ? _mac = 540 нм. Известно, что замена Al на Ga , смещает спектр излучения в коротковолновую область и повышает эффективность фотолюминесценции. Рисунок 2 и 3 спектры возбуждения и излучения состава . Как видно максимум в спектре излучения соответствует требуемой длине волны 540 нм, интенсивность люминесценции при этом повышается на 20 .

 

 

Рис. 2. Спектр возбуждения

 

 

Рис. 3. Спектр фотолюминесценции ИАГ:Се при возбуждении излучением светодиода с длиной волны 465 нм

 

В следующей серии изучена зависимость светотехнических параметров люминофора   от температуры прокалки. Результаты представлены табл. 1, рис. 4.

 

Таблица 1. Зависимость светотехнических параметров от температуры прокалки

 

 

 

Рис. 4. Зависимость интенсивности фотолюминесценции ИАГ:Се от температуры прокалки

 

Как следует из приведенных результатов интенсивность фотолюминесценции при возбуждении излучением светодиодов с ? _изл = 465 нм, обладают образцы прокаленные при температуре 1400 градусов.

Результаты проведённых исследований позволяют сделать вывод о возможности регулирования цветовых оттенков суммарного белого излучения СИД и люминофора и о возможности использования алюмогаллиевых гранатов гадолиния для СИД с максимумом излучения в области 545 ? 515 нм без существенного уменьшения яркости их свечения.