PKN晶体的发光性能研究(2)
铌酸钾铅（Pb2KNb5O15, PKN）是新型功能材料的一种，而功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。
其中，钨青铜晶型结构的铌酸盐晶体具有压电、转换频率、光折变等多种特性。而铌酸钾铅更是处在该领域处于优秀行列，早在上个世纪50年代就开始受到广泛关注。而铌酸钾铅晶体的复杂晶型结构使得其除了具有压电性能，还具有铁电性、塑性、电光性等多种性能。作为与铌酸铅具有相同晶型的晶体，使铌酸钾铅晶体可用于制作激光调制器、电能换能器、存储器等多种器件。
其中，钨青铜晶型结构的铌酸盐晶体具有压电、转换频率、光折变等多种特性。而铌酸钾铅更是处在该领域处于优秀行列，早在上个世纪50年代就开始受到广泛关注。而铌酸钾铅晶体的复杂晶型结构使得其除了具有压电性能，还具有铁电性、塑性、电光性等多种性能。作为与铌酸铅具有相同晶型的晶体，使铌酸钾铅晶体可用于制作激光调制器、电能换能器、存储器等多种器件。
1.2 LED荧光粉的简述
自上个世纪60年代第一支红光LED问世以来，在近50年的历程中，LED得到极大的发展。早期所用的发光材料GaAsP只能发红光(λp = 650nm)发光效率只有0.1lm/W ，光通量仅有千分之几流明，只能用作指示灯。随着时代的发展，新型发光材料的研究不断深入，到上世纪70年代，LED的发光颜色拓展到绿光(λp =555nm)、黄光(λp = 590nm)，橙光(λp= 610nm) ，光效也提高到1lm/W，开始应用于显示领域。80年代，出现了采用GaAlAs材料的LED，光效进一步高到10lm/W，并进一步拓宽应用领域。进入90年代，AlInGaP四元材料高亮黄、橙、红光LED及多量子阱结构芯片开始出现。90年代初期日亚公司在GaN蓝光芯片上取得了突破性的进展，并于1993年制备了第一支InGaN双异质结蓝光LED，随后又制备出InGaN量子阱LED，使蓝光LED亮度不断提高。高亮度的蓝光LED的制备成功填补了三原色LED的空缺，并开始使用在大屏幕彩色显示屏上，也为白光LED的制备创造了条件。随后日亚公司于1996年制备了第一支白光LED，并于1998年推向市场作为照明光源使用，从而开启了LED的新时代。
现阶段白光LED发展中存在的问题多局限于荧光粉的性能，受荧光粉性能的影响，白光LED存在的主要问题有：荧光粉颗粒及分散的不均匀导致白光LED光色一致性差，显色指数不理想；光粉缺失红色发光成分，很难制备低色温，高显色指数的白光LED；制备成本高，销售价格昂贵等。第一个问题主要是因为白光LED使用的荧光粉的粒度大小、形状、粒径分布及分散性极大的影响着白光LED器件的光学均匀性。传统的荧光粉涂敷方式是将荧光粉与灌封胶混合，然后点涂在芯片上。由于无法对荧光粉的涂敷厚度和形状进行精确控制，导致出射光色彩不一致，出现偏蓝光或者偏黄光。第二个问题则是由于由于Ce3+离子在YAG荧光粉体中的发射波长缺少红色成分，并且发射波长很难向红色波段调谐，导致目前使用的Ce:YAG荧光粉发射光谱中心位于530～550nm波段左右。而现阶段普遍使用的红色荧光粉为硫化物材料，硫化物荧光粉的最大缺点就是易于潮解、氧化及硫元素析出引起的荧光粉稳定性差，光衰大。除了硫化物外，硅酸盐、铝酸盐等红色荧光粉很难达到实际使用的指标，另外红粉对蓝光和黄光存在二次吸收，对发光效率有一定的影响。[1]
1.2铌酸钾铅（Pb2KNb5O15）材料
1.2.1铌酸钾铅的结构
铌酸钾铅晶体是一类重要的压电材料，它具有钨青铜晶体结构，属于正交晶系。钨青铜晶型的PKN晶体具有压电、频调、光折变等多种特性，这也引起了广泛的关注。最初的PKN晶体是用切克劳斯基法生长的，获得了1立方厘米的PKN晶体。1973年，Yamada先生发现PKN晶体具有较大的机电耦合常数，它的基波谐振平率对温度依赖较小。[2]