[01552176]基于能量传递设计颜色可调型荧光粉及其在白光LEDs中的应用

白光LEDs是照明领域的革新者，其关键技术主要包括LED芯片和荧光粉。该课题试图通过开发和研究新型的荧光粉，来推动白光LEDs的发展。课题组以硼酸盐、磷酸盐、卤化物及铟酸盐等为基质，开发了多种在白光LEDs领域有应用潜力的荧光粉。该课题基于能量传递理论，系统地研究了敏化离子Bi³⁺到激活离子Eu³⁺的能量传递过程及机理，敏化离子Ce³⁺以及基质对激活离子Dy³⁺的能量传递；利用离子间的能量传递，通过引入第三种激活离子Tb³⁺的方式，有效地解决了Eu³⁺(Ce3+)/Mn²⁺双掺杂体系在光谱上缺少绿色成分的问题；明确了基质结构微变与材料发光特性之间的关系等。该项目涉及的几个主要研究方向如下： 1、为解决Eu³⁺掺杂材料在紫外-近紫外区域吸收较弱的特性，课题组选取Eu³⁺掺杂的BaLa₂ZnO₅作为研究对象，将Bi³⁺添加至材料中，不仅拓宽了材料在紫外-近紫外区域的吸收范围，而且获得了发射光谱覆盖蓝-红区域的颜色可调型荧光粉。研究结果为开发新型Eu³⁺掺杂的颜色可调型荧光粉提供了可选途径。 2、针对Ce³⁺/Mn²⁺或Eu²⁺/Mn²⁺掺杂材料在绿色区域缺少发光成分的问题，课题组尝试引入第三种激活离子Tb³⁺作为绿色发光中心来弥补材料的光谱缺失，以BaMg₂(PO₄)₂作为研究对象，验证了该法的可行性，获得了Ce³⁺/Tb³⁺/Mn²⁺和Eu²⁺/Tb³⁺/Mn²⁺掺杂的BaMg₂(PO₄)₂两种白色荧光粉。研究结果为推动单基质白色荧光粉的发展提供了可信赖的依据。 3、为了避免紫外-近紫外基白光LEDs存在的粉体间颜色再吸收和配比调控问题，课题组在Dy³⁺掺杂的Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂、Ca0.5Sr0.5MoO4和KNaCa₂(PO₄)₂中通过调控Dy³⁺的特征发射均实现了白色发光。在此基础上，通过引入敏化离子Ce³⁺，拓展了Dy³⁺在紫外-近紫外区域的吸收，有效地提高了材料在白光LEDs领域的应用价值。 4、通常，Ce³⁺的发射带与Eu²⁺的激发带存在光谱交叠，基于此，课题组借助Ce³⁺到Eu²⁺的共振能量转移，提高了Eu²⁺掺杂BaMg₂(PO₄)₂和Ca2PO4Cl在紫外-近紫外基白光LEDs领域的应用价值。研究结果为开展Eu²⁺掺杂颜色可调型荧光粉的研究提供了理论依据。 相关研究结果已在国内、外有影响力的SCI检索刊物上发表论文30篇，其中JCR一、二区论文16篇。该项目涉及的8篇学术论文已被国内、外多家研究机构，如韩国的Pukyong National University、中山大学、兰州大学及北京科技大学等引用近百次；同时，国内外多位权威专家都给予了较高的评价，如中国科学院长春应用化学研究所的林君教授认为，项目组的相关工作既为该领域的发展提供了研究思路，又获得了多种新型的高性能材料，研究结果有效地推动了白光LEDs用颜色可调型及白色荧光粉的发展。