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Chem. Asian J. :一种近紫外光激发的白光LED用颜色可调氮化物发光材料

近年来,白色发光二极管(WLED)因其能耗低、寿命长、体积小、光效高等诸多优点,被广泛地应用于照明、显示等领域。利用近紫外芯片结合红、绿和蓝发光材料制备WLED是实现全光谱照明的重要途径。因此,发光材料作为WLED的重要组成部分,对其色温、发光效率、显色指数等性能起着重要作用,然而能与近紫外芯片匹配的蓝色和绿色发光材料仍然有限,其研发是当前发光材料研究的热点之一。

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近日,中科院赣江创新研究院的尤洪鹏研究员团队,利用氧化物、碳酸盐等为原料,通过改进的碳热还原氮化法,在常压下成功合成了新型SrLuSi4N7:Ce3+,Tb3+氮化物发光材料。与通常氮化物发光材料合成策略相比,这种改进的碳热还原氮化法以金属氧化物为原料,无需昂贵且对空气敏感的金属氮化物原料,只需以碳粉为还原剂,在适当的反应温度下低成本地合成氮化物发光材料,合成过程简单有效,因此,这种策略是一种简单易行的氮化物发光材料合成方法。


X射线衍射结果证实了所合成的样品为纯相,相应的结构精修表明,所合成的材料结构属于六方晶系,空间群为P63mc,根据电荷守恒和离子半径相近的原则,掺杂激活离子占据基质中八面体Lu3+的格位。


光致发光光谱表明,SrLuSi4N7:Ce3+的激发峰位于365nm处,可以很好地与商业近紫外LED芯片发光相匹配。在近紫外光激发下,SrLuSi4N7:Ce3+发出明亮的蓝光,其发射峰值位于450nm,半峰宽为92nm,该发射光契合了构建白光所需要的蓝光组分。SrLuSi4N7:Tb3+在近紫外与可见光范围内呈现出较弱的吸收与发射。


由于Ce3+发射光谱与Tb3+的激发光谱存在部分重叠,共掺杂Ce3+和Tb3+时,观察到Ce3+到Tb3+的有效能量传递,Ce3+的敏化显著地提高Tb3+的绿色发光。通过调节Tb3+的掺杂浓度,实现了365nm激发下SrLuSi4N7:0.04Ce3+,yTb3+的发光颜色在蓝光到绿光之间调控。利用365nm的近紫外光芯片与蓝色SrLuSi4N7:0.04Ce3+、商业绿色(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+和红色(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+制备了WLED,其色温(CCT)、显色指数(Ra)和CIE色度坐标分别为7970K、90.8和(0.2932, 0.3120)。所获结果表明,所合成的氮化物发光材料在近紫外激发的WLED中具有潜在的应用前景。

文信息

A Color-tunable Nitride Phosphor for Near-Ultraviolet Excitation of White Light-emitting Diodes

Lixuan Wang, Dr. Dashuai Sun, Dr. Zeyu Lyu, Sida Shen, Zheng Lu, Hanwei Zhao, Jianhui Wang, Prof. Hongpeng You


Chemistry – An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202200639




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