基于大功率高亮度發(fā)光二極管

現在大街上隨處可見的LED顯示屏，還有裝飾用的LED彩燈以及LED車燈，處處可見LED燈的身影，LED已經融入到生活中的每一個角落。半導體照明是一種基于大功率高亮度發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)的新型照明技術。

相比傳統(tǒng)照明光源，白光發(fā)光二極管(WLED)具有耗電量少、發(fā)光效率高、可靠性高、安全環(huán)保、壽命長等特點。在當今環(huán)境污染日益嚴重，氣候變暖和能源日益緊張的背景下，半導體照明技術已經被公認為是21世紀最具發(fā)展前景的高技術領域之一。

在半導體照明領域，在高顯色性(Ra>90)同時獲得高光效，并且獲得像自然光一樣自然、舒適的照明效果是LED業(yè)界一直追求的目標，也是LED照明產品能否被消費者廣泛接收、LED節(jié)能工程能否順利推廣的關鍵因素之一。目前現有的GaN基藍光LED與YAG：Ce3+黃色熒光粉結合的方式可以獲得較高的光效，但由于缺少紅光波段，顯色指數難以達到較高水平。增加紅色熒光粉可以提高顯指，但同時也會大大降低白光發(fā)光二極管光效，并且紅色熒光粉在濕氣下較不穩(wěn)定，易造成色溫漂移。如何實現高光效、高光色品質LED照明，又可以同時實現高流明效率與顯色指數，成為下一代照明急需解決的問題之一。

量子點是指在空間三個維度上存在量子限域效應的半導體納米晶材料，又被稱作“人造原子”。量子點材料的粒徑一般介于1-10 nm間，當半導體晶體的尺寸小于或接近激子波爾半徑時，由于量子限域效應，材料中的連續(xù)能帶結構變?yōu)榉至⒛芗壗Y構，由此帶來了發(fā)光光譜窄、色純度高、色域廣等優(yōu)勢，且通過厚殼層材料的包裹可以提高量子點的穩(wěn)定性。

二、研究及結論

本項目采用有機化學合成法，利用正三辛基膦(TOP)輔助的快速注入生長方法，改進傳統(tǒng)的制備工藝，實現了CdSe/CdS厚殼層核殼量子點復合材料的合成制備。并對所合成的核、核殼量子點及其復合材料的晶格結構、形貌特點與發(fā)光性質進行了XRD、TEM、SEM、UV-vis、PL表征和紅光補償效果測試。合成的CdSe核直徑大約5nm，半峰寬27nm，具有立方纖鋅礦晶格結構，詳見圖1;CdSe/CdS核殼量子點直徑約11nm，半峰寬33nm，具有CdS晶格結構的特征峰;合成的CdSe/CdS量子點熒光微球直徑約為45-75 μm，半峰寬30nm，外觀呈菱形規(guī)則形貌，且顆粒分散性良好，見圖2。將該材料與YAG：Ce3+黃色熒光粉組合應用，獲得了高光效(148.29lm/W)，高顯色指數(Ra=90.1，R9=97.0)的白光發(fā)光二級管，獲得的CdSe/CdS核殼量子點復合材料在白光發(fā)光二極管中深紅光波段的補償效果。

對產業(yè)化實現核殼量子點復合材料批量制備及WLED規(guī)模生產具有重要意義。雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設計人員擁有更加專業(yè)的知識儲備，這樣才能設計出更加符合生活所需的產品。