半導(dǎo)體照明及無機(jī)發(fā)光材料ppt課件

1、無機(jī)發(fā)光資料及半導(dǎo)體照明無機(jī)發(fā)光資料及半導(dǎo)體照明姓名：劉盼盼學(xué)號(hào)：103115304一、 引言二、 半導(dǎo)體照明三、 無機(jī)發(fā)光資料四、 無機(jī)發(fā)光資料的制備方法五、 稀土摻雜的無機(jī)發(fā)光資料一、引言一、引言 白熾燈：光效較低，而且壽命短，易損壞。 熒光燈：較白熾燈可以省電，但光效不高，存在電 磁污染、運(yùn)用壽命短、易碎等缺陷，其主要組成部分汞還會(huì)呵斥環(huán)境污染。 HID高強(qiáng)度氣體放電燈：光效難提高，本錢高、維護(hù)困難、壽命短、電磁輻射。 近幾十年來，科研任務(wù)者提出新型光源要符合三個(gè)條件：高效、節(jié)能；資料對(duì)環(huán)境無害；模擬自然光，顯色指數(shù)接近100。二、半導(dǎo)體照明二、半導(dǎo)體照明 半導(dǎo)體照明就是將P型半導(dǎo)體與N

2、型半導(dǎo)體結(jié)合，經(jīng)過空穴與電子的復(fù)合產(chǎn)生激子進(jìn)而激子躍遷發(fā)光。發(fā)光二極管LED是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的固體半導(dǎo)體發(fā)光器件。無機(jī)發(fā)光資料可以與當(dāng)今固體半導(dǎo)體照明匹配而產(chǎn)生白光。半導(dǎo)體發(fā)光原理表示圖半導(dǎo)體發(fā)光原理表示圖 無機(jī)發(fā)光材料基質(zhì)摻雜物激活劑電荷補(bǔ)償劑等共激活劑敏化劑三、無機(jī)發(fā)光資料三、無機(jī)發(fā)光資料 1組成組成基質(zhì) 基質(zhì)是熒光粉的主要組成部分，主要起禁錮激活離子或吸收能量的作用。由于基質(zhì)中構(gòu)造和化學(xué)鍵的不同，對(duì)基質(zhì)中特定發(fā)光中心的晶體場(chǎng)環(huán)境也不同，可以使某些發(fā)光躍遷加強(qiáng)或減弱，還可以使某些發(fā)光躍遷產(chǎn)生劈裂。因此，基質(zhì)對(duì)熒光資料的發(fā)光性能有重要的影響。 激活劑 激活劑在熒光粉中的含量非常少，

3、普通只占熒光粉體系的萬分之幾到百分之幾，但激活劑在熒光粉的發(fā)光中起著決議性作用。熒光粉中能夠只需一種激活離子，也有能夠存在兩種或多種激活離子。對(duì)于只需一種激活離子的熒光粉，激活離子作為發(fā)光中心存在，它與基質(zhì)晶格或同離子之間發(fā)生能量傳送。敏化劑 對(duì)于有多激活離子的熒光粉，有的激活離子并不能起到發(fā)光 中心的作用，但它可以將本人吸收的能量傳送給發(fā)光中心，改善熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度和余輝時(shí)間；這種激活離子稱為敏化劑。激活劑并不是在一切的基質(zhì)中都可激活劑并不是在一切的基質(zhì)中都可以作為發(fā)光中心，只是相對(duì)于某種發(fā)以作為發(fā)光中心，只是相對(duì)于某種發(fā)光基質(zhì)而言的；敏化劑并不是對(duì)一切光基質(zhì)而言的；敏化劑并不是對(duì)一切的激活

4、劑具有敏化作用，也只是相對(duì)的激活劑具有敏化作用，也只是相對(duì)于某種基質(zhì)中的某種激活劑而言的。于某種基質(zhì)中的某種激活劑而言的。電荷補(bǔ)償劑 由于離子電荷數(shù)存在差別，激活離子進(jìn)入基質(zhì)晶格后能夠會(huì)引起電荷的添加后減少，并產(chǎn)生電荷缺陷。為了補(bǔ)償激活離子進(jìn)入基質(zhì)晶格所引起的電荷變化，以有利于激活離子進(jìn)入基質(zhì)晶格和不影響激活離子的發(fā)光性能，經(jīng)常在基質(zhì)晶格中引入電荷補(bǔ)償劑。例如在鈦酸鹽基質(zhì)熒光資料中，常用的電荷補(bǔ)償劑普通為堿金屬陽離子和鋁離子等。 目前正在研討的無機(jī)發(fā)光資料的基質(zhì)可以分為：硫化物體系、氧化物體系、硫氧化物體系、釩酸鹽體系、鈦酸鹽體系、硅酸鹽體系、鉬酸鹽體系等。四、無機(jī)發(fā)光資料的制備方法四、無機(jī)發(fā)

5、光資料的制備方法 常用的制備方法有固相合成法、溶膠-凝膠法、水熱和溶劑熱法、微波法、熄滅法、沉淀法等。1、溶膠-凝膠法 溶膠-凝膠法是一種新興的濕化學(xué)合成方法，用于各種發(fā)光資料的合成當(dāng)中，而且此法制備的新型或改良的發(fā)光資料有的已勝利用在光學(xué)設(shè)備上 。 可分為水溶液溶膠-凝膠法溶膠的構(gòu)成主要由金屬陽離子的水解來完成和醇鹽溶膠-凝膠法醇鹽水解和聚合。 產(chǎn)品的均勻性好，使激活離子可以均勻地分布在基質(zhì)晶格中，有利于尋覓發(fā)光體發(fā)光最強(qiáng)時(shí)激活離子的最低濃度。 燒結(jié)溫度比高溫固相反響溫度低，同時(shí)燒前已部分構(gòu)成凝膠，具有大的外表積利于產(chǎn)物生成 。 產(chǎn)品的純度高，且溶劑在處置過程中易被除去。反響過程及凝膠的微觀

6、構(gòu)造都易于控制，大大減少了支反響的進(jìn)展 。 使帶狀發(fā)射峰窄化，同時(shí)提高發(fā)光體的相對(duì)發(fā)光 強(qiáng)度和相對(duì)量子效率。溶膠溶膠-凝膠法與傳統(tǒng)的高溫固相反響相比的優(yōu)凝膠法與傳統(tǒng)的高溫固相反響相比的優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)： 趙文卿等采用溶膠凝膠法制備出了 Y3Al5O12 ：Ce3+黃色熒光粉。 制備的熒光粉樣晶體構(gòu)造為釔鋁石榴石構(gòu)造，合成過程的晶化溫度為900 ，而傳統(tǒng)的高溫固相合成法 (1400 以上)。 經(jīng)過掃描電鏡的測(cè)試，可以看出樣品顆粒非常細(xì)小，平均粒徑可到達(dá)5m,優(yōu)于市售的熒光粉。 制備的 YAG黃色熒光粉，激發(fā)光譜為雙峰構(gòu)造，在近紫外340nm有一激發(fā)峰，在可見光區(qū)有一最大激發(fā)峰位于455nm處。其發(fā)射光譜

7、為在可見光區(qū)的寬譜，最強(qiáng)發(fā)射峰位于530nm。制備舉例2、水熱和溶劑熱法水熱合成指在一定溫度(1001 000)和一定壓力下(10100MPa)利用溶液中物質(zhì)的化學(xué)反響所進(jìn)展的合成。,假設(shè)溶劑中含有液態(tài)有機(jī)物或完全以有機(jī)物作為溶劑稱為溶劑熱。水熱法是一種高效的發(fā)光資料合成方法，它主要有合成溫度低、條件溫暖、含氧量小、缺陷不明顯、體系穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。水熱法的缺陷在于它只適用于氧化物資料或?qū)λ幻舾匈Y料的制備和處置 ,而一些對(duì)水敏感(水解、分解、不穩(wěn)定體系)的資料 ,水熱法就不適用了。制備舉例一制備舉例一 羅昔賢等采用高溫水熱法合成了粒徑約50nm的ZnS:Ag X射線發(fā)光資料，該納米粒子大部分呈無聚

8、會(huì)的近似球形顆粒，在水或酒精中分散良好。水熱處置的ZnS：Ag樣品激發(fā)光譜峰值在347nm，與水熱處置的前驅(qū)體溶膠相比，位于335nm 和387nm的激發(fā)峰消逝；監(jiān)控347nm激發(fā)，有490nm的藍(lán)綠色發(fā)射，同時(shí)在470nm和533nm處有兩個(gè)肩峰。光致發(fā)光和X射線發(fā)光強(qiáng)度有較大幅度的提高。 衍射峰的寬化和劇烈的背底闡明樣品為納米晶粒，在50 沉淀的樣品比25 和80沉淀的樣品有更寬的衍射蜂，闡明在50沉淀的樣品粒度更細(xì)。透射電鏡顯示大多數(shù)粒子為近似球形。稀土摻雜無機(jī)發(fā)光資料 稀土元素的原子具有未充溢的遭到外界屏蔽的4f5d電子組態(tài)，因此有豐富的電子能級(jí)和長壽命激發(fā)態(tài)，可以產(chǎn)生多種的輻射吸收的

9、發(fā)射，構(gòu)成廣泛的發(fā)光和激發(fā)資料。稀土化合物的發(fā)光基于它們的4f電子在f-f組態(tài)之間或f-d組態(tài)之間的躍遷。 具有未充溢的4f殼層的稀土原子或離子的發(fā)射從紫外光、可見光到紅外光區(qū)的各種波長的電磁輻射。 稀土離子豐富的能級(jí)和4f電子躍遷性能，使稀土成為宏大的發(fā)光寶庫。稀土摻雜的無機(jī)發(fā)光資料舉例 一例：楊志平等用采用固法在較低溫度下一例：楊志平等用采用固法在較低溫度下合成了合成了Eu 激活的激活的CasSiO C12高亮度藍(lán)白高亮度藍(lán)白色發(fā)光資料。發(fā)現(xiàn)：改動(dòng)色發(fā)光資料。發(fā)現(xiàn)：改動(dòng)Eu 濃度，可以使?jié)舛?，可以使樣品的發(fā)光在藍(lán)白色和綠白色之間變化。樣品的發(fā)光在藍(lán)白色和綠白色之間變化。當(dāng)當(dāng)Eu 濃度為濃度為0005 mol 時(shí)，樣品呈現(xiàn)很時(shí)，樣品呈現(xiàn)很亮的藍(lán)白色發(fā)光。亮的藍(lán)白色發(fā)光。CaSiO C1：Eu“可被可被InGaN管芯產(chǎn)生的近紫外輻射有效管芯產(chǎn)生的近紫外輻射有效激發(fā)，是一種性能良好的白光激發(fā)，是一種性能良好的白光LED用單一用單一基質(zhì)藍(lán)白色熒光粉?；|(zhì)藍(lán)白色熒光粉。 二例：李盼來等溶膠一凝膠法制備二例：李盼來等溶膠一凝膠法制備Sr2SiO ：Eu 3+發(fā)光資料，并研討了發(fā)光資料，并研討了Sr2SiO ：Eu3+資料在資料在618