中國粉體網(wǎng)訊 固體發(fā)光二極管（LED）技術(shù)在過去的十來年取得了突飛猛進的發(fā)展，基于LED的顯示及照明市場高達(dá)幾千億美元。相比傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈，基于LED的固體照明設(shè)備具有更高功率效率已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)光源改變我們的日常生活。
為了使一個典型的固體照明設(shè)備產(chǎn)生理想的白光，人們通常利用兩種途徑：一種是將單色光熒光粉（例如YAG:Ce黃色熒光粉）涂覆在藍(lán)光發(fā)光二極管芯片上產(chǎn)生白光；另一種是將藍(lán)、綠、紅三種熒光粉按照一定比例混合之后，涂覆在紫外光發(fā)光二極管上產(chǎn)生白光。
然而，這兩種方法都有一定的局限性和諸多不足。例如，由于發(fā)射光譜的不連續(xù)性，單一顏色（黃光或紅光）熒光粉涂覆的白光發(fā)光二極管顯色性通常較差。另一方面，混合熒光粉照明設(shè)備的效率會由于自吸收效應(yīng)而降低，同時不同熒光粉使用壽命不一致也會導(dǎo)致其發(fā)光顏色隨著時間而變化。
為了解決這些問題，一個理想的方案是研制出利用紫外光激發(fā)的單一組分寬光譜白光熒光粉。目前這種材料還比較少見，而且大部分都是基于摻雜稀土元素發(fā)光物的無機材料。這些無機白光熒光粉的發(fā)光效率一般都比較低，而且通常其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，制造成本也較高。到目前為止，市場上還沒有成熟的用于固體照明設(shè)備的單一組分白光熒光粉�；谶@些原因，開發(fā)新型的白光熒光粉不但具有重要的科學(xué)意義，同時也具有廣闊的應(yīng)用前景。
近年來，有機無機雜化鈣鈦礦材料作為一顆冉冉升起的新星，憑借其優(yōu)秀的光電性質(zhì)，受到了光電材料界廣泛的關(guān)注。通過調(diào)節(jié)其晶體結(jié)構(gòu)中的鹵素陰離子以及不同的層間結(jié)構(gòu)，人們可以有效控制這種雜化鈣鈦礦材料的發(fā)射波長，得到各類窄光譜及寬光譜發(fā)光材料。同時研究人員也發(fā)現(xiàn)，將鈣鈦礦的晶體尺寸縮減至微米或納米級時，可以有效地減少自吸收效應(yīng)和表面晶格缺陷以提高發(fā)光量子產(chǎn)率。
利用以上材料設(shè)計理念，佛羅里達(dá)州立大學(xué)的Biwu Ma教授研究團隊開發(fā)了一類新型基于二維波紋狀有機無機雜化鈣鈦礦微晶的單組份白光熒光粉用于固體照明。他們利用一步法溶液反應(yīng)，在溫和反應(yīng)條件下，制備出具有微米級尺寸的有機無機雜化鈣鈦礦納米薄片，其發(fā)射光譜可以覆蓋整個可見光區(qū)。
與之前報道的單晶樣品相比，此類微晶體樣品的合成更加簡單快捷，發(fā)光量子效率得到成倍提，擁有更優(yōu)秀的薄膜加工性能。該微晶體在溶液中和薄膜中均顯示出了更好的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。Biwu Ma教授研究團隊利用此微晶熒光粉，設(shè)計制造出了紫外光（365 nm）激發(fā)的白光發(fā)光二極管，其色坐標(biāo)（CIE）為（0.30，0.42），色溫（CCT）為6519 K，其發(fā)光屬于“冷白光”，可用于室外照明等應(yīng)用。
考慮到其低廉的原材料成本，簡便的制備方法和優(yōu)良的溶液加工性能，此類新型二維波紋狀有機無機雜化鈣鈦礦微晶有望取代基于稀土元素的傳統(tǒng)無機熒光粉以及量子點熒光粉，在大面積涂覆的固體發(fā)光設(shè)備中有著極大的應(yīng)用前景。
