LED新型人工光合光源用紅光微晶生長與形貌調(diào)控.pdf

1、LED作為一種新型人工光源其應(yīng)用呈快速發(fā)展態(tài)勢，具有主波長為660 nm發(fā)射的材料和器件所發(fā)出的紅光作為人工光源中最重要的光質(zhì)之一。其中廣泛使用的一類發(fā)光材料，特別是稀土Eu2+摻雜CaS紅光材料，由于具有寬帶發(fā)射光譜及有效的成本控制，為新型人工補光光源提供了新的選擇。此外，還包括使用成本高昂的金屬有機物化學氣相沉積法(MOCVD)生長的AlGaInP紅光芯片。
　　本文探索了一種微波輔助的溶劑熱方法生長Eu2+摻雜CaS紅光微晶

2、的合成路線，基于非均質(zhì)體系介電特性的差異所導(dǎo)致的晶核形成及長大呈現(xiàn)特殊性，觀察到明顯的CaS∶Eu2+微晶的660 nm紅移現(xiàn)象，獲得的主要成果如下:
　　1.采用微波溶劑熱法成功制備了藍綠光激發(fā)的具有特征發(fā)射波長為660 nm紅光的(Ca，Mg)S∶Mn2+，Eu2+微晶，該制備條件相比高溫固相法獲得的熒光微晶，觀察到微波場作用下晶粒的新的生長規(guī)律及其紅移現(xiàn)象。研究了Mn2+離子和Mg2+離子對Eu2+離子紅光發(fā)射的影響以及不同

3、Mg2+離子濃度摻雜下發(fā)光與形貌之間的關(guān)系，認為Mg2+濃度改變時，微波場的作用抑制了單顆晶粒的形核長大。這些小晶粒的大量晶界、晶界的表面原子重組以及晶界應(yīng)力導(dǎo)致聚集在Eu2+周圍的作用力被加強，進而導(dǎo)致紅移。同時，通過SEM觀察結(jié)果，在不考慮微晶缺陷條件下，提出了該微晶的完整生長模式圖。
　　2.通過改變外界條件研究外界環(huán)境對微晶形貌的影響，初步考察了不同反應(yīng)時間、溶劑組成和表面活性劑對制備的納米尺度微晶形貌和發(fā)光的影響。在微波

4、場作用下，水溶液中加入乙醇后會降低Ca2+和S2-在乙醇和水混合溶液中的溶解度，有利于形成納米尺度晶核，最終導(dǎo)致微米尺度晶體的生成。在晶核形成長大過程中，醇基能阻止非架橋羥基與顆粒的表面及氫鍵連接，形成硬團聚。同時，由于醇基所具有的空間位阻效應(yīng)可以大大減少顆粒間碰撞的幾率。正是微波介電場和乙醇的相互作用促使形成分散較好的納米尺度的微米顆粒。
　　3.提出了小尺寸CaS基質(zhì)晶粒晶界應(yīng)變對Eu2+晶體場影響所導(dǎo)致的發(fā)射峰的紅移機制。M