《量子点发光材料壳层结构调控量子点发光二极管的光致发光性质的研究》

点击下载 ⇩

半导体白色发光二极管(Light-Emitting Diodes, LED)是近十多年发展起来的一种新型固态照明器件。与第一代(白炽灯)和第二代(荧光灯)电照明光源相比,它具有发光效率高、使用寿命长、无污染、可使用低电压和低电流、可小型化和轻薄化、节能等一系列优点。量子点作为一种最新型的荧光材料,与传统的LED用荧光材料相比具有以下优点:由于量子尺寸效应的影响,单一种类的量子点材料可以通过调节其尺寸来改变其荧光颜色,在其发光范围内可以产生不同颜色的单色光,甚至白光,这是传统荧光粉所无法实现的。量子点具有相当宽的激发光谱并且连续分布,发射光谱单色性好,输出光稳定性高,并且量子点由于量子限域(quantum confinement)效应而具有高的荧光效率。由于量子点的粒径非常小,通常只有几个纳米,完全可以避免传统荧光粉所引起的光散射作用,延长LED的使用寿命。因此,量子点照明光源非常适用于白光照明领域,近两年来受到人们越来越多的重视,成为照明光源器件里的一颗新星。该项目探讨了不同合成条件对水相中一步合成单一型CdS、CdSe、CdTe量子点、掺杂型ZnSe:Mn、Cd1-xMnxTe量子点、核壳型CdSe/CdS、CdTeSe/ZnS、ZnCdTe/CdSe量子点的影响,通过控制反应时间、反应物的初始pH值、反应温度等制备条件,研究了量子点荧光材料的制备方法、条件对量子点的形貌、发光性质及分散性能的影响,优化了制备条件。成功合成出不同尺寸且分布均匀的量子点荧光材料,所制备的量子点的发射波长覆盖范围可以从可见光到近红外区,各种发光颜色的量子点都具有较高的荧光量子产率,最高值可达73.3%。探讨了Y<,2>O<,3>:Eu<'3+>、SiO2@ZnWO4:Eu<'3+>、ZnNb<,2>O<,6>:Eu<'3+>, Bi<'3+>, M+ (M = Li, Na, K)、NaGd(MO4)2:R (M = W, Mo, R = Eu<'3+>, Sm<'3+>, Bi<'3+>)荧光粉的制备条件和发光性质,制备的荧光粉均能被近紫外光有效激发,发出波长在615nm左右的红光。分别以NaGd(MO4)2:R (M = W, Mo, R = Eu<'3+>, Sm<'3+>, Bi<'3+>)、ZnNb<,2>O<,6>:Eu<'3+>, Bi<'3+>, M+ (M = Li, Na, K)荧光粉、CdSe、CdSe/CdS量子点、Ca<,8>Mg(SiO<,4>)<,4>Cl<,2>:Eu<'2+>与ZnCdTe/CdSe混合荧光粉、CdTe与YAG混合荧光粉、CdTeSe/ZnS与YAG混合荧光粉为发光材料,封装了发光二极管(LED),并研究这三类LED的发光性质。结果表明:以NaGd(MO4)2:R和ZnNb<,2>O<,6>:Eu<'3+>, Bi<'3+>, M+荧光粉为发光材封装得到的红光LED管的色坐标与标准红色非常接近。基于单一型CdSe量子点的LED可以得到白光,但显色指数不高,通过包裹硫化物壳层或将量子点材料与稀土荧光材料混合,可以有效提高白光LED的显色指数。结合量子点颜色可调、激发光谱宽等优良的光谱特征与量子点白光LED简单便捷的制造方法,表明核壳型量子点在白光LED领域具有潜在的应用前景。该项目研究已在国内核心期刊和SCI收录的源期刊上发表了研究论文27篇,其中SCI收录22篇;录用了研究论文1篇;申请了发明专利1项:II-VI族水溶性硒化物量子点的合成方法,申请号201210387274.1;培养硕士毕业生6人(其中1人硕博连读)。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。