无机发光材料及其在半导体照明中应用.ppt

无机发光材料及其在半导体照明中应用无机发光材料及其在半导照明中的应用无机发光材料及其在半导照明中的应用材料制备新技术课程材料制备新技术课程 背景及研究意义背景及研究意义 无机发光材料无机发光材料 半导体照明应用半导体照明应用概概概概要要要要材料制备新技术课程材料制备新技术课程 发光二极管是一种可以将电能转化为光发光二极管是一种可以将电能转化为光能的固体半导体发光器件。无机发光材料可能的固体半导体发光器件。无机发光材料可以与当今固体半导体照明匹配而产生白光。以与当今固体半导体照明匹配而产生白光。材料制备新技术课程材料制备新技术课程背景及研究意义背景及研究意义与与白白炽炽灯灯和和荧荧光光灯灯相相比比，具具有有节节能能、寿寿命命长长、效效率率高高、亮亮度度大大等等特特点点。以以节节能能环环保保为为导导向向的的新新型型照照明明白光用发光材料得到了极大的重视。白光用发光材料得到了极大的重视。化石燃料化石燃料白炽灯、荧光灯白炽灯、荧光灯全球全球20%电能用于照明电能用于照明材料制备新技术课程材料制备新技术课程背景及研究意义背景及研究意义无无机机发发光光材材料料基质基质掺杂物掺杂物激活剂激活剂电荷补偿剂等电荷补偿剂等共激活剂共激活剂敏化剂敏化剂材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料 基质是荧光粉的主要组成部分，主要起禁锢激活离子或吸收能量的作用。由于基质中结构和化学键的不同，对基质中特定发光中心的晶体场环境也不同，可以使某些发光跃迁增强或减弱，还可以使某些发光跃迁产生劈裂。因此，基质对荧光材料的发光性能有重要的影响。材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料 激活剂在荧光粉中的含量非常少，一般只占荧光粉体系的万分之几到百分之几，但激活剂在荧光粉的发光中起着决定性作用。荧光粉中可能只有一种激活离子，也有可能存在两种或多种激活离子。对于只有一种激活离子的荧光粉，激活离子作为发光中心存在，它与基质晶格或同离子之间发生能量传递。材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料 对于有多激活离子的荧光粉，有的激活离子并不能起到发光 中心的作用，但它可以将自己吸收的能量传递给发光中心，改善荧光粉的发光强度和时间，这种激活离子称为敏化剂。材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料激激活活剂剂并并不不是是在在所所有有的的基基质质中中都都可可以以作作为为发发光光中中心心，只只是是相相对对于于某某种种发发光光基基质质而而言言的的；敏敏化化剂剂并并不不是是对对所所有有的的激激活活剂剂具具有有敏敏化化作作用用，也也只是相对于某种基质中的某种激活剂而言的。只是相对于某种基质中的某种激活剂而言的。材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料 由于离子电荷数存在差异，激活离子进入基质晶格后可能会引起电荷的增加后减少，并产生电荷缺陷。为了补偿激活离子进入基质晶格所引起的电荷变化，以有利于激活离子进入基质晶格和不影响激活离子的发光性能，常常在基质晶格中引入电荷补偿剂。例如在钛酸盐基质荧光材料中，常用的电荷补偿剂一般为碱金属阳离子和铝离子等。材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料无机发光材料的研究体系无机发光材料的研究体系 体系体系 磷酸盐磷酸盐氧化物氧化物 硅酸盐硅酸盐 硫化物硫化物 钼酸盐钼酸盐材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料 常用的制备方法有高温固相合成法、溶胶-凝胶法、水热和溶剂热法、微波法、燃烧法、沉淀法等。材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料文献文献5(4)24332+（C2013）3+到到3+离子存在能量传递离子存在能量传递在在3+发发射射光光（544）检检测测下下，3+、3+共共掺掺的的激激发发谱谱图图包包含含3+、3+的的激激发发峰峰，意味着意味着3+被被3+激发激发3+离离子子发发射射强强度度单单调调下下降降，3+离离子子的的发发射射强强度度增增强强，3+离离子子为为3+离离子子发发光光的的敏敏化剂，可以有效的把能量传递给化剂，可以有效的把能量传递给3+离子离子材料制备新技术课程材料制备新技术课程无机发光材料无机发光材料3+到到3+离子存在能量传递离子存在能量传递随随着着3+离离子子量量的的增增加加3+离离子子的的寿寿命命衰衰减减减减小小。这这有有力力的的证证明明了了基基质中从质中从3+离子到离子到3+离子存在能量传递，且能量传递效率逐渐增大。离子存在能量传递，且能量传递效率逐渐增大。材料制备新技术课程材料制备新技术课程文献文献无机发光材料无机发光材料3+到到2+离子存在能量传递离子存在能量传递在在2+发发射射光光（603）的的检检测测下下，得得到到的的3+,2+共共掺掺样样品品的的激激发发光光谱谱归归属属于于3+的的激激发发带带，说明说明3+到到2+离子之间可能存在能量转移离子之间可能存在能量转移2+的的红红光光发发射射强强度度增增大大而而3+的的发发射射强强度度减减小小，反反映映出出3+到到2+离离子子之之间间存在能量转移存在能量转移材料制备新技术课程材料制备新技术课程文献文献无机发光材料无机发光材料 通通过过改改变变3+的的量量，色色度度坐坐 标标 可可 以以 从从 蓝蓝 色色（0.183,0.133）调调节节至至绿绿色色（0.318,0.542），通通过过改改变变2+的的 量量 颜颜 色色 可可 以以 从从 蓝蓝 色色（0.183,0.133）调调节节至至橙橙红红色色（0.538,0.287）。因因此此，在在基基质质中中共共掺掺杂杂3+、3+、2+并并适适当当调调节节它它们们的的含含量量从从而而得到白光。得到白光。在在基基质质中中共共掺掺杂杂不不同同的的离离子子，通通过过能能量量传传递递和和改变它们的含量实现三基色发光并组合白光发射改变它们的含量实现三基色发光并组合白光发射材料制备新技术课程材料制备新技术课程文献文献无机发光材料无机发光材料216O274:AW（2014）4+的的激激发发光光谱谱与与3+的的发发射射光光谱谱重重叠叠很很小小，因因此此，经经常常发发生生在在氮氮化化物物红红色色荧荧光光粉粉和和3+黄黄色色荧荧光光粉粉的的光光子子再再吸吸收现象的风险会大大减小。收现象的风险会大大减小。材料制备新技术课程材料制备新技术课程文献文献无机发光材料无机发光材料随随温温度度的的增增加加，光光谱谱的的发发射射强强度度先先增增加加，温温度度超超过过220K后后强强度度降降低低。因因为为低低温温时时非非辐辐射射跃跃迁迁几几率率比比高高温温时时低低，当当温温度度升升高时，计算出的寿命从高时，计算出的寿命从1.73逐渐降低到逐渐降低到0.89。材料制备新技术课程材料制备新技术课程文献文献无机发光材料无机发光材料白光白光LED方案方案1方案方案2方案方案3材料制备新技术课程材料制备新技术课程半导体照明应用半导体照明应用及芯片发光原理及芯片发光原理及芯片发光原理图及芯片发光原理图如如图图（B），当当施施加加正正向向电电压压之之后后，电电流流通通过过芯芯片片中中的的结结，P区区的的空空穴穴向向N区区移移动动，N区区的的电电子子向向P区区移移动动，当当电电子子与与空空穴穴复复合合时时，产产生生自自发发射射荧荧光光，组组成成结结的的不不同同半半导导体体材材料料导导致致了了电电子子与与空空穴穴复复合合时时释释放放的的能能量量出出现现差差异异，放放出出的的光光的的波波长不同。长不同。BA如如图图（A），芯芯片片置置于于反反射射碗碗中中，将将制制备备的的不不同同颜颜色色荧荧光光粉粉涂涂在在反反射射碗碗上上，芯芯片片发发射射的的紫紫外外或或蓝蓝光光激激发发荧荧光光粉粉发发光光，从从而而实实现器件发光现器件发光材料制备新技术课程材料制备新技术课程半导体照明应用半导体照明应用 随随着着4+的的量量从从0%增增加加到到9%，4+组组件件的的红红光光发发射射几几乎乎呈呈现现线线性性增增加加。因因 此此，所所 发发 出出 的的 白白 光光 逐逐 渐渐 从从 冷冷 白白 光光 向向 暖暖 白白 光光 转转 变变，坐坐 标标 从从 点点（0.312,0.333）向（）向（0.395,0.416）转变）转变半导体照明应用半导体照明应用216O274:AW（2014）文献文献材料制备新技术课程材料制备新技术课程半导体照明应用半导体照明应用材料制备新技术课程材料制备新技术课程以以节节能能环环保保为为导导向向的的新新型型照照明明白白光光用用发发光光材材料料得得到到了了极极大大的的重重视视，相相较较于于传传统统照照明明光光源源来来说说，具具有有体体积积小小、耗耗电电低低、寿寿命命长长、效效率率高高、亮亮度度和和光光色色可可调调等等优优势势，可可以以预预见见，在在不不久久的的将将来来，照照明明或或显显示示用用定定会会在在我我们们的的普普通通家家庭庭得得到重要的应用。到重要的应用。谢谢！谢谢！谢谢大家！结结 语语