寧波材料所LED用稀土發光材料研究獲進展

發布時間：2017-12-21 11:05 原文鏈接：寧波材料所LED用稀土發光材料研究獲進展

　　LED固態照明器件具有高效、節能、環保等優點，經過十多年發展已基本取代傳統白熾燈、熒光燈而成為新一代照明光源。熒光粉具有波長轉換功能，在決定LED白光性能如顯色指數、色溫、效率等方面起著重要作用，是LED照明器件的關鍵材料之一，研發效率高和熱穩定性較好的熒光粉一直是人們追求的目標。

圖1.相應期刊封面

　　中國科學院寧波材料技術與工程研究所先進制造技術研究所的光電功能材料與器件團隊，研發出一種新型Ba₉Lu₂Si₆O₂₄:Ce³⁺硅酸鹽青色熒光粉；在160℃時，其熒光量子效率可維持室溫的94%，表現出良好的熱穩定性。該研究獲國家發明ZL一項，相關結果發表在Advanced Optical Materials上。

　　該團隊圍繞Ba₉Lu₂Si₆O₂₄材料，利用Tb³⁺-Tb³⁺量子剪裁和共振能量傳遞效應，獲得了一種發光效率高達144%的綠色熒光粉，實現了可見光量子剪裁；首次觀察到Eu²⁺的異常紅光發射，采用低溫光譜手段追溯到了紅光來源；在此基礎上，通過Ce³⁺/Eu²⁺/Mn²⁺共摻獲得了單一白光。獲國家發明ZL一項，相關基礎研究結果發表在The Journal of Physical Chemistry C、Materials Research Bulletin上。

　　近日，該團隊通過理論和實驗相結合，在Ba₉Lu₂Si₆O₂₄基青色熒光粉發光性能調控方面開展系統研究。通過工藝優化，熒光內量子效率提升至90%，85℃/85%RH條件老化1600小時以上的光衰小于10%。僅采用該青色熒光粉與紅粉復合，即可在NUV芯片上獲得顯色指數90以上的白光。基于對Ba₉Lu₂Si₆O₂₄第一性原理電子結構計算和理解，結合光譜學的實驗表征手段，該團隊提出一種計算寬帶隙無機非金屬材料基體帶隙的方法，并揭示材料發光的熱穩定性機理，除了熱和聲子相互作用可引起發光猝滅外，由熱引起的材料吸收率下降是導致發光材料熱猝滅的另一個原因。相關結果發表在Journal of Materials Chemistry C上。

　　此外，該團隊將Gd₃Al₂Ga₃O₁₂:Ce³⁺黃色余輝熒光粉穩態熒光內量子效率提升至82%，這為解決交流LED頻閃問題提供了一種具有潛在價值的稀土發光材料。相關內容申請國家發明ZL2項，部分研究結果發表在Chemical Communications上。

　　研究工作獲國家自然科學基金、浙江省公益技術基金、寧波市自然科學基金的資助。