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适用于白光LED的新型颜色可调稀土荧光材料成功制备

现阶段大规模商用白光LED由于缺乏红光成分使得器件显色指数偏低、色温偏高,从而对色彩的还原能力较弱,光品质较差。

现阶段大规模商用白光LED由于缺乏红光成分使得器件显色指数偏低、色温偏高,从而对色彩的还原能力较弱,光品质较差。近年来,为实现高显色指数白光发射,近紫外芯片激发荧光粉的组合受到了广泛关注。

近日,广东省科学院半导体研究所封装应用平台与广东省科学院资源利用与稀土开发研究所、中山大学相关团队合作,以β-Ca3(PO4)2为基质的母体结构,通过研究稀土离子Tb3+和Eu3+在Ca8ZnLu(PO4)7的发光性质,设计制备了Ca8ZnTb(PO4)7: Eu3+颜色可调发光材料。

研究团队通过结构精修确定了制备材料与β-Ca3(PO4)2同构,通过结构特征解释了单掺材料不发生浓度猝灭的原因。进一步利用光谱分析发现材料中存在Tb3+向Eu3+的能量传递,通过计算得到能量传递机理为电偶极-电四极相互作用。

研究结果显示,通过改变Tb3+,Eu3+掺杂比例,可以实现光色由绿光到红光的精确调控。将具有优异热稳定性和色稳定性的Ca8ZnTb(PO4)7:0.2Eu3+黄色荧光粉和BAM: Eu2+商业蓝粉组装到370 nm近紫外芯片可以得到Ra = 81.3, CCT = 2634 K的暖白光LED器件,揭示该材料在近紫外芯片激发的白光LED领域有潜在应用价值。

材料结构、阳离子配位情况与白光LED器件图

相关研究成果发表在国际知名学术期刊《Dalton Transactions》上,省科学院半导体研究所颜靖博士为第一作者和第一通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金以及省科学院实施创新驱动发展能力建设专项资金资助。

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