基于單一基碳點(diǎn)白光熒光粉的LED.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)具有能耗低、光效高以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。實(shí)際應(yīng)用中，以單一基質(zhì)白光熒光粉的研究最為關(guān)鍵。白光LED用熒光粉分為稀土基熒光粉、膠體量子點(diǎn)熒光粉以及碳點(diǎn)(Carbon dots，CDs)熒光粉三大類。其中，CDs由于具有熒光量子產(chǎn)率高、穩(wěn)定性高及毒性低等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)發(fā)光材料研究的熱點(diǎn)。
　　為了提高白光LED用CDs熒光粉的熒光量子產(chǎn)率和藍(lán)、綠、紅光總比重，本論文以一水合檸檬酸為

2、碳源，分別以乙二胺、硫脲和L-半胱氨酸為添加劑，在不同溫度下水熱反應(yīng)6h，制得氮摻雜碳點(diǎn)(Nitrogen-doped CDs，N-CDs)與氮硫摻雜碳點(diǎn)(Nitrogen and sulphur-doped CDs，NS-CDs)，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)分析。優(yōu)選熒光量子產(chǎn)率最高且藍(lán)、綠、紅光總比重較高的產(chǎn)物N-CDs4和NS-CDs9，并以其為熒光粉制作了白光LED，對(duì)白光LED的色坐標(biāo)和相關(guān)色溫(Correlated color

3、 temperature，CCT)進(jìn)行了表征。
　　通過(guò)研究，得到以下結(jié)論:
　　(1) N-CDs的制備與性質(zhì)。隨著乙二胺添加量的增加，N-CDs的熒光量子產(chǎn)率先增高、后降低。在160-200℃內(nèi)，其熒光量子產(chǎn)率基本不隨反應(yīng)溫度的變化而變化。乙二胺添加量和反應(yīng)溫度基本不影響N-CDs的光譜組成。當(dāng)一水合檸檬酸與乙二胺摩爾比為1∶4，反應(yīng)溫度為200℃時(shí)，得到最優(yōu)N-CDs4，其熒光量子產(chǎn)率為67.06％;在光譜中，紅、綠、

4、藍(lán)光總比重為53.01％，均高于目前文獻(xiàn)所報(bào)道的最高值。具有兩個(gè)熒光中心，壽命為17.0ns的熒光中心向壽命為11.1 ns的熒光中心發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移。C-N基團(tuán)的引入能夠提高N-CDs的熒光量子產(chǎn)率。
　　(2) NS-CDs的制備與性質(zhì)。隨著硫脲添加量的增加，含C=S官能團(tuán)NS-CDs的熒光量子產(chǎn)率先增高、后降低;在160-200℃內(nèi)，該NS-CDs的熒光量子產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的升高而增加;藍(lán)、綠、紅光總比重隨硫脲添加量和反應(yīng)溫度的

5、增加而降低。當(dāng)一水合檸檬酸與硫脲摩爾比為1∶1，反應(yīng)溫度為200℃時(shí)，得到最優(yōu)NS-CDs3。其熒光量子產(chǎn)率為9.80％;在光譜中，紅、綠、藍(lán)光總比重為47.82％;平均熒光壽命為8.88 ns;其熒光衰減曲線符合三指數(shù)函數(shù)，意味著NS-CDs3有三個(gè)熒光中心。
　　而含有C-S官能團(tuán)的NS-CDs9的熒光量子產(chǎn)率高達(dá)65.37％，紅、綠、藍(lán)光總比重高達(dá)61.93％。較C-S官能團(tuán)，C=S官能團(tuán)不利于CDs熒光量子產(chǎn)率的提高。S元

6、素的引入能夠有效提高NS-CDs的藍(lán)、綠、紅光總比重。
　　(3)白光LED的制備與光學(xué)性能。采用具有最高熒光量子產(chǎn)率和較高藍(lán)、綠、紅光總比重的N-CDs4和NS-CDs9作為熒光粉制備了白光LED。N-CDs4基白光LED色坐標(biāo)為(0.38，0.42)，CCT為4290K。NS-CDs9基白光LED色坐標(biāo)為(0.32，0.36)，CCT為5822 K。光學(xué)密封膠和聚乙烯醇水凝膠使CDs發(fā)射光譜產(chǎn)生明顯紅移，全部覆蓋可見(jiàn)光區(qū)。實(shí)現(xiàn)