LED用氮化物基荧光粉的制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

发光二级管(lightingemittingdiode,led)，一种可将电能转换为光能的能量转换器件,由镓（ga）、砷（as）、磷(p)、氮（n）等的化合物制成，其核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为pn结。在某些半导体材料的pn结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。给pn结加反向电压，少数载流子难以注入,故不发光，所以发光二极管具有单向导电性。led具有节能环保、寿命长、体积小、无热辐射、无紫外线、很强的抗震和抗冲击能力等特点,被广泛应用于相机、手机、指示灯、显示、装饰、背光源城市夜景及室内商业气氛照明等各个领域，被誉为继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯之后的第四代21世纪绿色环保照明光源。

近年来氮化物荧光粉以其优良的性能在led荧光粉市场上占据了自己的一席之地。氮化物荧光粉具有较高的光转换效率和光色稳定性,并对温度和驱动电流的变化不敏感,故封装器件色漂移非常小^[1]，提高了led的使用寿命^[2]；同样结构的多样性决定了它具有多种发光颜色，几乎覆盖所有全可见光区域；且激发范围宽，适用于蓝光、紫光或紫外光激发；其稳定的化学性质和优良的高温发光性能也使得它的应用领域更宽。氮化物作为一种新型的led 荧光粉具有许多其他系列荧光粉无法比拟的优势，是一种很有发展潜力的荧光材料^[3]。

然而氮化物由于含有氮，因此它的合成需要含氮的原料或者气氛来引入氮，导致了它的合成方法受到很大的限制，不如氧化物那样广泛和简单。并且红光器件是通信领域各种光纤跳线、尾纤以及光纤线路维护等的重要检测工具^[4],在医学中也有广泛的使用，而现在市面上对红光led的研究相比于白光led来说较少，同时led用红色荧光粉多局限于碱土金属硫化物系列，该类荧光粉物理化学性质极不稳定，且热稳定性差、光衰大，严重损害led产品的质量。因此开发高稳定性、高色纯度并能被蓝光有效激发的红色荧光材料始终是led荧光材料领域的前沿工作^[5]。

2. 研究内容和预期目标

(1)本课题主要的研究内容有：

（1）led用氮化物基荧光粉稀土掺杂的选择；

（2）led用氮化物基荧光粉的制备；

3. 研究的方法与步骤

(1)氮化物荧光粉的制备：

采用碳热还原氮化法合成eu² 掺杂的m₂si₅n₈：eu² (m=ca，sr，ba)红色荧光粉，根据化学计量比称取原材料mc0₃，si₃n₄，eu₂0₃和碳粉。采用无水乙醇作为研磨介质，在玛瑙研钵中充分研磨约1 h，使其均匀混合。然后装入刚玉坩埚，放入高温管式气氛炉中进行，在 n₂通气量为0.2l／min中，1550℃下保温4 h。经冷却，研磨后得到样品粉末。合成化学方程式如下：

mc0₃ si₃n₄ eu₂0₃ c n₂→m₂si₅n₈：eu² co↑

4. 参考文献

[1] 武文杰,阿木古楞,刘文全,朝克夫,特古斯.氮(氧)化物荧光粉的合成与发光性能[j].液晶与显示,2017,032(009):667-668.

[2] 赵敏,张万生.白光led色温漂移的研究[a].in:第十二届全国led产业研讨与学术会议（2010’led）论文集[c].2010.00000214-00000216.

[3] 张宝坦,张帆.led荧光粉发展现状及趋势[j].照明工程学报,2010,000(003):44-45,49.

5. 计划与进度安排

1. 2022年2月25日～3月24日：文献检索，论文开题，写出开题报告；
2. 2022年3月25日～4月28日：论文研究，提交外文翻译初稿；
3. 2022年4月29日～5月26日：论文研究，提交论文初稿；
4. 2022年5月27日～6月2日：论文修改，提交论文终稿；
5. 2022年6月3日～6月9日：论文答辩。