荧光材料是发展白光LED的关键材料,本项目将高量子效率掺杂型Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)复合量子点荧光材料与环氧树脂基体封装材料结合,形成透光率高的量子点/环氧树脂复合材料,并将其配合UV半导体芯片获得新型的高效量子点白光发光二极管。研究以3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)为稳定剂,以无水甲醇为反应介质合成掺杂型Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)量子点的实现途径;研究Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)复合量子点的结构、组成与其发光性质的关系;研究Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)复合量子点的组成与量子点/环氧树脂物复合材料性能的关系,设计和优化复合材料的结构,并结合UV半导体芯片,最终实现高效的白光发光。上述关键科学问题的研究对白光发光二极管结构和性能的优化、解决UV半导体芯片激发白光发光二极管效率低的难题具有重要意义。
quantum dots;phosphors;light-emitting diodes;white-light;
本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Y2O3:Eu3+、SiO2@ZnWO4:Eu3+、ZnNb2O6:Eu3+, Bi3+, M+ (M = Li, Na, K)、NaGd(MO4)2:R, (M = W, Mo, R = Eu3+, Sm3+, Bi3+)荧光粉的制备条件和发光性质,所制备的荧光粉均能被近紫外光有效激发,发出波长在615 nm左右的红光。分别以NaGd(MO4)2:R, (M = W, Mo, R = Eu3+, Sm3+, Bi3+)、ZnNb2O6:Eu3+, Bi3+, M+ (M = Li, Na, K)荧光粉、CdSe、CdSe/CdS量子点、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+ 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ZnNb2O6:Eu3+, Bi3+, 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。