基本信息
- 項目名稱：
- 基于能量轉(zhuǎn)移的稀土和錳共摻單一基質(zhì)白光發(fā)射LED用熒光粉的合成和發(fā)光性質(zhì)研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 本作品通過在單一基質(zhì)中共摻雜兩種或者三種離子，基于能量傳遞原理，采用高溫固相法合成的 Ga2S3:xEu2+是一種很好的發(fā)黃綠光二極管用熒光粉，也可以和其它熒光粉組合封裝得到白光LED。 Ca2B5O9Cl:Eu2+ 是一種非常適合近紫外芯片激發(fā)的固體光源用的藍光熒光粉。
- 詳細介紹：
- 選擇已知的能夠發(fā)射強可見光的Eu2+、Ce3+離子摻雜的高效熒光粉的基質(zhì)為研究對象，共摻雜其它稀土離子和Mn離子。 熒光粉合成（高溫固相法、溶膠-凝膠法和燃燒法等） → 結(jié)構(gòu)和形貌表征（XRD，TG，SEM，TEM）→ 發(fā)光性能研究（激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、熒光壽命、溫度依賴關(guān)系和摻雜濃度依賴關(guān)系等）→ 歸納總結(jié)，得出研究結(jié)果、提煉科學(xué)結(jié)論。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的： 白光LED已成為材料科學(xué)、光電子、照明工程科技中的一個熱門研究領(lǐng)域。 本作品的目的獲得發(fā)射高光效、高顯色性白光的熒光粉，克服利用現(xiàn)有熒光粉的顯色性差、封裝工藝復(fù)雜等制作白光LED的局限性。 基本思路： 1. 選擇Eu2+、Ce3+離子摻雜的高效熒光粉的基質(zhì)，共摻雜稀土離子和Mn離子； 2. 合成系列熒光粉 3. 熒光粉合成 4. 結(jié)構(gòu)和形貌表征 5. 發(fā)光性能研究
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 在單一基質(zhì)中通過共摻Eu2+、Tb3+、Mn2+或Pr3+離子，根據(jù)能量傳遞原理，在近紫外光或者藍色光激發(fā)下,發(fā)射出高效紅、綠、藍三種顏色的光，從而獲得白光1）. 第一次研究(YGd)3(AlGaIn)5O12: Ce3+, Mn4+熒光粉的發(fā)光性能以及Ce3+→Mn4+能量傳遞機理。2）. 單一基質(zhì)發(fā)射紅、綠、藍三基色光從而獲得白光發(fā)射。3）. 能有效提高白光LED的顯色性和簡化封裝工藝。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- LED被認為是21世紀最有價值的新光源。白光LED的研發(fā)并逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，是一項極具前瞻性的戰(zhàn)略決策，蘊藏著巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的發(fā)展空間。目前熒光轉(zhuǎn)換型白光LED是世界各國研究最為活躍的一種類型 目前用NUV-InGaN芯片激發(fā)三基色熒光粉來實現(xiàn)白光的制作方案是當前白光LED行業(yè)發(fā)展的重點。因此，研制新型高效單一基質(zhì)白光發(fā)光材料具有重要的學(xué)術(shù)意義和實際應(yīng)用價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 一種黃綠光LED用熒光粉：Ga2S3:Eu2+ 摘要:利用高溫固相法合成了Ga2S3 :Eu2+熒光粉。研究了熒光粉的漫反射光譜、激發(fā)光譜、發(fā)射光譜和Eu2+離子的熒光壽命。將熒光粉封裝在GaN芯片上制作了LED，并測量了它的相關(guān)參數(shù)。熒光粉Ga2S3 :Eu2+的激發(fā)光譜是一個寬帶譜，能夠與GaN芯片的發(fā)射波長很好地匹配。 Ca2B5O9Cl:Eu2+，一種理想的用于近紫外芯片激發(fā)固體光源的藍光發(fā)射熒光粉 摘 要 ：采用高溫固相法合成了熒光粉Ca2B5O9Cl:Eu2+。激發(fā)光譜為一寬帶吸收，而且和近紫外芯片的發(fā)射光譜能夠很好的匹配。在Eu2+離子摻雜較低濃度下，發(fā)射帶由占據(jù)兩種不同晶體學(xué)Ca2+格位的Eu2+離子的5d→4f躍遷發(fā)射組成。在高濃度摻雜下，發(fā)射帶逐漸由不對稱變?yōu)閷ΨQ，表明能量從Eu(1)到Eu(2)的轉(zhuǎn)移的效率非常高。在高溫下，熒光粉展現(xiàn)了較低的溫度猝滅效應(yīng)。Eu2+發(fā)射的熒光壽命較短，也適合固態(tài)光源應(yīng)用。電致發(fā)射光譜表明半導(dǎo)體芯片的發(fā)射能夠很好地被熒光粉吸收并下轉(zhuǎn)換為強的藍色光發(fā)射。制作的發(fā)光二極管（LEDs）的色度坐標非常接近于BAM的色度坐標。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 熒光粉轉(zhuǎn)換白光 LED 是當今國內(nèi)外研究開發(fā)的主流方案。 根據(jù)半導(dǎo)體LED芯片的發(fā)射波長的不同，熒光粉轉(zhuǎn)換法主要有兩種方式：其一是在藍光LED (波長 450 nm 至 470 nm)上覆蓋一層淡黃色熒光粉 (Ce3+:YAG)而制成，藍光LED芯片發(fā)出藍光時，部分藍光便會被這種晶體很高效地轉(zhuǎn)換成一個以黃色光為主的較寬光譜。黃光和芯片剩余的藍光混合而得到白色光，這種制作白光LED的方法最早是由日本日亞化工所開發(fā)，并從1996年開始用在生產(chǎn)白光LED上，目前這種白光LED存在明顯的不足就是：顯色指數(shù)不高，色溫偏高，白光的色坐標x 值偏低，導(dǎo)致這個結(jié)果的原因是Ce3+:YAG熒光粉發(fā)射光譜中紅成分相對少。要想使白光LED 的色坐標接近理想白光，文獻報道的主要有兩種方法：一是通過改變熒光粉基質(zhì)的化學(xué)組成，使熒光粉的發(fā)射光譜向長波方向移動，這種改變基質(zhì)組成的方法在一定程度上有效，但是不能夠完全解決上述問題；二是在熒光粉中加入適量的紅色熒光粉如氮氧化物基質(zhì)摻Eu2+ 和CaS:Eu2+，彌補紅光不足的弱點。氮氧化物摻二價Eu是近年發(fā)展起來的新型紅光發(fā)射熒光粉，但是這一類熒光粉的合成條件苛刻，原料價格昂貴；加入(Ca,Sr)S:Eu2+的方案可以實現(xiàn)高顯色性、低色溫白光 LED，但是，由于這類堿土硫化物的物理化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，在空氣中易潮解，若制作白光 LED 工藝不當，將產(chǎn)生諸多嚴重問題。 另一種制作白光LED的方法是在發(fā)射紫外光的LED芯片上涂敷能夠被紫外光激發(fā)而發(fā)出紅、綠、藍三種顏色光的熒光粉的混合物，但是這種方式存在封裝工藝復(fù)雜、芯片發(fā)射的紫外線會使封裝材料環(huán)氧樹脂裂化變質(zhì)，同時對人的肉眼也會產(chǎn)生傷害等缺點，而且現(xiàn)有的可供選擇的性能優(yōu)良的熒光粉種類有限；目前利用紫外光LED芯片封裝白光LED，一般都是用兩種或者三種熒光粉組合使用。用這種方法制作白光LED的工藝比較復(fù)雜，而且不同熒光粉的物理、化學(xué)性質(zhì)如：對熱穩(wěn)定性、對紫外輻照穩(wěn)定性和對潮濕環(huán)境穩(wěn)定性等都不相同，這樣就會影響到白光LED在使用過程中顯色性的一致性。鹵硼酸鹽和鹵磷酸鹽摻雜Eu2+離子都是很好的藍光發(fā)射熒光粉；而且熒光粉在近紫外光區(qū)域的吸收都非常強。部分已經(jīng)用于三基色近紫外LED芯片激發(fā)的白光LED制作。
