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《Dalton T》:一种单组分掺铝氧化锌暖白光荧光粉!

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2021年07月05日 08:49:19
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全光谱荧光粉的研制是下一代高光质发光器件的关键。

全光谱荧光粉的研制是下一代高光质发光器件的关键。来自越南菲尼卡大学的研究人员报道了一种基于单组分掺铝氧化锌荧光粉的新型宽带荧光粉。在325 nm的紫外光激发下,ZnO:Al荧光粉在400~800 nm的可见光波段具有全光谱发射,CIE色度坐标为(0.42,0.48),量子效率为43%,显色指数(CRI)为74,相关色温(CCT)为3873 K,活化能为0.22 eV。仅用这种宽带发光的掺铝氧化锌荧光粉,就获得了高CRI为87、CCT为4067k的发射谱。结果表明,单一组分Al3+单掺暖白光荧光粉是白光器件的优秀候选材料。相关论文以题目为“Single-composition Al3+-singly doped ZnO phosphors for UV-pumped warm white light-emitting diode applications”发表在Dalton Transactions期刊上。

  论文链接:

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/dt/d1dt00971k#!divAbstract

  

  由于具有体积小、寿命长、能效高、响应时间快、节能环保等优点,白光发光二极管(WLED)正逐渐取代白炽灯、荧光灯(FL)或高压钠灯(HPS)等传统光源。众所周知,光的质量由几个关键的优值来表征,包括相关色温(CCT)、发光效率(LE)和显色指数(CRI)。其中,CRI是全彩显示WLED的一个关键参数,CRI可以由0变为100;其中,较高的CRI值意味着更好地再现准确的颜色。

  近年来,一个新的术语“全可见光谱照明”在世界范围内得到了广泛的应用,它提出了一种能模拟自然光的高CRI光源。通常,商用WLED是通过在蓝色LED芯片上涂覆黄色荧光粉(YAG:Ce3+)来制造的;然而,由于在可见区域中缺乏红色成分,它具有低CCT和差CRI。为了克服这些问题,一种可行的方法是使用涂有蓝色(B)、绿色(G)和红色(R)磷光体的UV-LED芯片。然而,由于红色和绿色磷光体对蓝光的重吸收,所获得的WLED显示出相对较低的发光效率。

  因此,开发全可见光照明具有十分重要的意义。氧化锌(ZnO)具有3.3-3.4eV的大禁带,室温下激子结合能高达60 meV,可在整个紫外/可见光区域发光,有望广泛应用于太阳能电池、光阳极等光电子器件。另据报道,金属掺杂的ZnO基材料如Mg掺杂的ZnO薄膜、Ga掺杂的ZnO纳米棒和Al、Mn掺杂的ZnO纳米粉可以获得宽带白色光谱。然而,微米大小的粒子通常需要用于制造具有更好光质量的下一代发光器件的磷光体。因此,全可见光谱单相氧化锌基荧光粉有望用于制备高效、高CRI的环保型WLEDs。 (文:爱新觉罗星)

  

  图1. ZnO:3%Al掺杂的EDS和mapping扫描

  

  图2. Al掺杂ZnO发光机理图。

  

  图3.(a)氧化锌的电致发光光谱:涂有3%铝磷光体的310纳米紫外发光二极管芯片;其中,磷光体在600–1200的不同温度下退火°C和(b)CIE色度图上制造的LED的色度坐标。插图显示了用800°C退火ZnO:3%Al荧光粉层涂层制作的实际暖白色LED的数码相机图像:关模式(左侧)和开模式(右侧),使用25 mA的驱动电流。

  

  图4。在25毫安的驱动电流下,有和没有氧化锌:3%铝磷光体涂层的310纳米芯片的电致发光光谱。插图显示了数据的放大版本。

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