本發(fā)明涉及一種提高熒光粉發(fā)光效率的方法，具體涉及一種提高紅色熒光粉發(fā)光效率的方法。

背景技術(shù)：

目前實(shí)現(xiàn)白光LED主流方式是將藍(lán)光芯片與YAG:Ce³⁺熒光粉結(jié)合。然而此種方案實(shí)現(xiàn)的LED發(fā)射光譜中缺乏紅光成分，導(dǎo)致色溫高及顯色性差，無(wú)法滿足照明、顯示等對(duì)光品質(zhì)要求較高領(lǐng)域的需求。因此需要添加能被藍(lán)紫光激發(fā)的高效紅色熒光粉。紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺因其激發(fā)帶寬、發(fā)射譜窄等光譜特點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注與研究。而提高熒光粉的發(fā)光效率始終是熒光粉研究中十分重要的研究課題。

使用金屬增強(qiáng)熒光是一種提高熒光分子發(fā)光效率的常用手段，但對(duì)于熒光粉的發(fā)光增強(qiáng)則比較少見(jiàn)。目前有文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)金屬納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了熒光粉Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺的發(fā)光增強(qiáng)，如“Liu L, Xu X L, Lei J M and Yin N Q 2012 Chin. Phys. Lett. 29 017801”。其采用磁控濺射法及退火工藝制備了Ag膜，退火后形成的蠕蟲(chóng)狀結(jié)構(gòu)Ag膜，雖然實(shí)現(xiàn)了熒光增強(qiáng)，但其存在工藝復(fù)雜，應(yīng)用性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺發(fā)光效率的方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種提高紅色熒光粉發(fā)光效率的方法，其特征在于：在玻璃基底和紅色熒光粉層間蒸鍍一層Ag膜，采用波長(zhǎng)為442nm的氣體激光器作為激發(fā)光源，CCD系統(tǒng)進(jìn)行光譜的采集與分析；激發(fā)光以45°傾斜角照射所述紅色熒光粉，光斑直徑為3mm。

進(jìn)一步地，所述Ag膜的厚度為2~20nm。

進(jìn)一步地，所述Ag膜的厚度為2nm、10nm或20nm。

進(jìn)一步地，所述Ag膜采用電子束蒸發(fā)鍍膜儀鍍膜，束流入射方向與基底表面垂直，使用膜厚監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)Ag膜的厚度。

進(jìn)一步地，所述電子束蒸發(fā)鍍膜儀鍍Ag的工藝參數(shù)為：電子槍電壓10 kV；電子槍電流0.5 A；真空度10E(-6) Torr；蒸發(fā)速率為0.5 A/s。

進(jìn)一步地，所述紅色熒光粉包括K₂SiF₆:Mn⁴⁺或K₂GeF₆:Mn⁴⁺。

進(jìn)一步地，所述紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺采用共沉淀法制備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明采用將紅色熒光粉與Ag膜結(jié)合的方案實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)紅色熒光粉發(fā)光的增強(qiáng)，當(dāng)Ag膜厚度為20nm時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度可達(dá)原有的兩倍；

2、本發(fā)明Ag薄膜采用電子束蒸發(fā)鍍膜儀技術(shù)獲得，由于Ag膜表面近場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)以及其對(duì)激發(fā)光的反射，致使紅色熒光粉發(fā)光效率有了明顯的提高。

3、本發(fā)明的方法實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單，成本較低，效果顯著，易于推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明Ag膜增強(qiáng)熒光示意圖。

圖2是Ag膜的原子力顯微鏡圖。

圖3是紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺在玻璃基底及不同厚度Ag膜上的光譜示意圖。

圖4是紅色熒光粉K₂GeF₆:Mn⁴⁺在玻璃基底及20nm厚Ag膜上的光譜示意圖。

圖中，1：玻璃片；2：紅色熒光粉顆粒；3：Ag膜；4：激發(fā)光；5：發(fā)射光。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

將5gKF?2H₂O(A.R.)加入16mlHF(40%)溶液中，再滴入1mlH₂O₂(35%)，攪拌均勻備用。將1.2gSiO₂(A.R.)加入25mlHF(40%)中，加熱至50℃，攪拌1h，得到無(wú)色透明溶液。將得到的無(wú)色透明溶液降至室溫，然后將備用的溶液緩慢滴入降溫后的溶液中，獲得黃色溶液。在得到的黃色溶液中加入丙酮，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干，最后得到紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺。

采用電子束蒸發(fā)鍍膜儀在基底玻璃片上蒸鍍Ag膜，其厚度為20nm。具體鍍膜方法為：使用電子束蒸發(fā)鍍膜儀，調(diào)節(jié)束流入射方向與基底表面垂直，使用膜厚監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)Ag膜的厚度；電子束蒸發(fā)鍍Ag的工藝參數(shù)：電子槍電壓10 kV；電子槍電流0.5 A；真空度10E(-6) Torr；蒸發(fā)速率為0.5 A/s。

如圖1所示結(jié)構(gòu)，將紅色熒光粉顆粒2均勻分布于蒸鍍有20nm厚Ag膜3的玻璃片1上，采用波長(zhǎng)為442nm的氣體激光器作為激發(fā)光源，CCD系統(tǒng)進(jìn)行光譜的采集與分析；激發(fā)光4以45°傾斜角照射紅色熒光粉顆粒2，其中光斑直徑約為3mm，產(chǎn)生發(fā)射光5。其發(fā)光效率如圖3曲線“......”所示。

實(shí)施例2：

將5g KF?2H₂O(A.R.)加入16ml HF(40%)溶液中，再滴入1ml H₂O₂(35%)，攪拌均勻備用。將1.2g SiO₂(A.R.)加入25ml HF(40%)中，加熱至50℃，攪拌1h，得到無(wú)色透明溶液。將得到的無(wú)色透明溶液降至室溫，然后將備用的溶液緩慢滴入降溫后的溶液中，獲得黃色溶液。在得到的黃色溶液中加入丙酮，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干，最后得到紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺。

采用電子束蒸發(fā)鍍膜儀在基底玻璃片上蒸鍍Ag膜，其厚度為10nm。具體鍍膜方法為：使用電子束蒸發(fā)鍍膜儀，調(diào)節(jié)束流入射方向與基底表面垂直，使用膜厚監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)Ag膜的厚度；電子束蒸發(fā)鍍Ag的工藝參數(shù)：電子槍電壓10 kV；電子槍電流0.5 A；真空度10E(-6) Torr；蒸發(fā)速率為0.5 A/s。

如圖1所示結(jié)構(gòu)，將紅色熒光粉顆粒2均勻分布于蒸鍍有10nm厚Ag膜3的玻璃片1上，采用波長(zhǎng)為442nm的氣體激光器作為激發(fā)光源，CCD系統(tǒng)進(jìn)行光譜的采集與分析；激發(fā)光4以45°傾斜角照射紅色熒光粉顆粒2，其中光斑直徑約為3mm，產(chǎn)生發(fā)射光5。其發(fā)光效率如圖3曲線“------”所示。

實(shí)施例3：

將5g KF?2H₂O(A.R.)加入16ml HF(40%)溶液中，再滴入1ml H₂O₂(35%)，攪拌均勻備用。將1.2g SiO₂(A.R.)加入25ml HF(40%)中，加熱至50℃，攪拌1h，得到無(wú)色透明溶液。將得到的無(wú)色透明溶液降至室溫，然后將備用的溶液緩慢滴入降溫后的溶液中，獲得黃色溶液。在得到的黃色溶液中加入丙酮，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干，最后得到紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺。

采用電子束蒸發(fā)鍍膜儀在基底玻璃片上蒸鍍Ag膜，其厚度為2nm。具體鍍膜方法為：使用電子束蒸發(fā)鍍膜儀，調(diào)節(jié)束流入射方向與基底表面垂直，使用膜厚監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)Ag膜的厚度；電子束蒸發(fā)鍍Ag的工藝參數(shù)：電子槍電壓10 kV；電子槍電流0.5 A；真空度10E(-6) Torr；蒸發(fā)速率為0.5 A/s。

如圖1所示結(jié)構(gòu)，將紅色熒光粉顆粒2均勻分布于蒸鍍有2nm 厚Ag膜3的玻璃片1上，采用波長(zhǎng)為442nm的氣體激光器作為激發(fā)光源，CCD系統(tǒng)進(jìn)行光譜的采集與分析；激發(fā)光4以45°傾斜角照射紅色熒光粉顆粒2，其中光斑直徑約為3mm，產(chǎn)生發(fā)射光5。其發(fā)光效率如圖3曲線“–––––”所示。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例采用的紅色熒光粉為商用紅色熒光粉K₂GeF₆:Mn⁴⁺，采用電子束蒸發(fā)鍍膜儀在基底玻璃片上蒸鍍Ag膜，其厚度為20nm。具體鍍膜方法為：使用電子束蒸發(fā)鍍膜儀，調(diào)節(jié)束流入射方向與基底表面垂直，使用膜厚監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)Ag膜的厚度；電子束蒸發(fā)鍍Ag的工藝參數(shù)：電子槍電壓10 kV；電子槍電流0.5 A；真空度10E(-6) Torr；蒸發(fā)速率為0.5 A/s。

如圖1所示結(jié)構(gòu)，將紅色熒光粉顆粒2均勻分布于蒸鍍有20nm 厚Ag膜3的玻璃片1上，采用波長(zhǎng)為442nm的氣體激光器作為激發(fā)光源，CCD系統(tǒng)進(jìn)行光譜的采集與分析；激發(fā)光4以45°傾斜角照射紅色熒光粉顆粒2，其中光斑直徑約為3mm，產(chǎn)生發(fā)射光5。其發(fā)光效率如圖4曲線“–––––”所示。

對(duì)比例：

與實(shí)施例1~4的區(qū)別在于在基底玻璃片上不蒸鍍Ag膜。其發(fā)光效率如圖3和圖4曲線“———”所示。

從圖3可以看出，在基底玻璃片和紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺層間增加2nm、10nm、20nm厚度的Ag膜，較玻璃片上不蒸鍍Ag膜紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺發(fā)光得到了不同程度的增強(qiáng)。當(dāng)Ag膜厚度為20nm時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度可達(dá)原有的兩倍。

從圖4可以看出，本發(fā)明也可實(shí)現(xiàn)商用熒光粉K₂GeF₆:Mn⁴⁺的熒光增強(qiáng)。當(dāng)Ag膜厚度為20nm時(shí)，熒光粉K₂GeF₆:Mn⁴⁺發(fā)光強(qiáng)度約為原有的兩倍。

本發(fā)明采用的Ag膜原子力顯微鏡圖如圖1所示。Ag顆粒大小統(tǒng)一，排列均勻。隨著Ag膜厚度的增加，其顆粒大小基本不變，但彼此間距離逐漸減小，排列更加緊密。當(dāng)Ag膜較薄時(shí)，顆粒分布較為稀疏，熒光增強(qiáng)并不明顯；而當(dāng)Ag為20nm時(shí)，顆粒排列緊密，由于Ag膜表面近場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)以及其對(duì)激發(fā)光的反射作用，致使紅色熒光粉發(fā)光效率有了明顯的提高；而繼續(xù)增加Ag膜的厚度，熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度沒(méi)有更顯著的增強(qiáng)。

本發(fā)明采用將紅色熒光粉與2~20nm厚度Ag膜結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了微米級(jí)紅色熒光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺和K₂GeF₆:Mn⁴⁺發(fā)光的增強(qiáng)，當(dāng)Ag膜厚度為20nm時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度可達(dá)原有的兩倍。其中Ag膜是采用電子束蒸發(fā)鍍膜儀制備獲得，通過(guò)控制蒸鍍膜工藝條件，獲得Ag膜厚度分別為2、10、20nm。由于Ag膜表面近場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)以及其對(duì)激發(fā)光的反射，致使紅色熒光粉發(fā)光效率有了明顯的提高。本發(fā)明的方法實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單，成本較低，效果顯著，易于推廣應(yīng)用。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。