發(fā)光二極管（light-emitting diodes,LEDs）作為二十一世紀(jì)的光明使者,具有能耗低、體積小、壽命長(zhǎng)以及環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于顯示與照明等領(lǐng)域。量子點(diǎn)（quantum dots,QDs）是一類納米級(jí)低維半導(dǎo)體材料的總稱,具有激發(fā)波長(zhǎng)范圍寬、發(fā)射波長(zhǎng)可連續(xù)調(diào)控、熒光發(fā)射峰窄且對(duì)稱等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是新一代最有潛力的熒光粉材料。傳統(tǒng)QDs含有重金屬元素,限制了其發(fā)展與應(yīng)用。以硫、碳為原料的純?cè)豎Ds具有無毒、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞成像、分析檢測(cè)、顯示照明等領(lǐng)域。然而,它們依然存在著諸多缺點(diǎn)和不足,例如穩(wěn)定性、發(fā)光顏色調(diào)控性能以及大規(guī)模合成能力有待提高。硫量子點(diǎn)（SQDs）具有原料來源廣,儲(chǔ)量豐富、抗菌等眾多優(yōu)點(diǎn),合成步驟復(fù)雜、冗長(zhǎng),熒光量子產(chǎn)率偏低（3.8%）等缺陷限制了在白光LED上的應(yīng)用。碳點(diǎn)（CDs）具有穩(wěn)定、無毒、制備方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),多種發(fā)光性能優(yōu)良的CDs可以通過液相法合成。然而,其光電器件應(yīng)用受限于嚴(yán)重的聚集誘導(dǎo)的發(fā)光猝滅效應(yīng)（ACQ）。本論文針對(duì)以上問題,從材料合成角度出發(fā),解決藍(lán)光SQDs與CDs應(yīng)用于白光LED面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題,獲得了高... 

【文章來源】：河北大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電光源的發(fā)展歷程

第一章前言3由兩部分構(gòu)成即P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體，兩部分結(jié)合之后在接觸部位形成一個(gè)PN節(jié)，基于PN節(jié)的性質(zhì)，施加一個(gè)正向電壓，位于N區(qū)的高能電子就能夠穿過節(jié)點(diǎn)到達(dá)P區(qū)的電子空穴，高能電子與空穴的結(jié)合會(huì)損失部分的能量，這部分能量會(huì)以光的形式釋放出來，LED二極管結(jié)構(gòu)圖如圖1-2所示[8,9]。正是其發(fā)光機(jī)理的原因，LED光源的發(fā)光效率較高，熱輻射較少。就耗電量來說，日常照明中12W的LED光源與100W的白熾燈泡的耗電量相當(dāng)，另外LED光源的使用壽命幾乎是白熾燈泡的4倍，在使用過程中能節(jié)省大量資金。在全球資源緊張的境況下，節(jié)能減排勢(shì)在必行。相關(guān)研究表明，當(dāng)LED的發(fā)光效率達(dá)到150lm/W時(shí)，僅照明用電將會(huì)為我國(guó)節(jié)省約3400億度，相當(dāng)于四個(gè)三峽發(fā)電站的發(fā)電總量[10,11]。由于白光LED具有以上優(yōu)點(diǎn)，許多國(guó)家都頒布了相關(guān)政策支持白光LED的發(fā)展研究。日本推出了“21世紀(jì)照明計(jì)劃”，爭(zhēng)取到今年也就是2020年實(shí)現(xiàn)取代50%的白熾燈和全部的熒光燈。美國(guó)則推出了“下一代照明計(jì)劃”，該計(jì)劃共計(jì)10年，總計(jì)耗費(fèi)資金達(dá)到5億美元。韓國(guó)則推出了“固態(tài)照明計(jì)劃”用來促進(jìn)綠色增長(zhǎng)。我國(guó)也相繼出臺(tái)了相關(guān)政策以支持白光LED的發(fā)展，如“國(guó)家半導(dǎo)體照明計(jì)劃”、“十城萬盞”[12]。圖1-2LED的發(fā)光原理示意圖Fig1-2SchematicdiagramofLED`sluminousprinciple1.3白光LED的構(gòu)建白光LED的構(gòu)建形式有多種，但都是基于三基色原理構(gòu)建的如圖1-3所示[13]。

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-3白光LED構(gòu)建的三種方案Fig1-3ThreeschemesofwhiteLEDconstruction第一種多芯片型，多芯片型白光LED的構(gòu)建其原理也是基于三基色混合出白光。制備過程中并沒有使用熒光粉，而直接通過紅、綠、藍(lán)三基色LED芯片組合構(gòu)建出白光LED器件[14]。早期由于藍(lán)光LED芯片的研究一直是一個(gè)世界性難題，缺少藍(lán)光這一重要發(fā)光波段白光LED無法被構(gòu)建[15,16]。1994年，美國(guó)科學(xué)家中村修二和日本科學(xué)家天野浩、赤崎勇發(fā)明了藍(lán)光LED[17]。這是突破性的研究進(jìn)展，使得白光LED的構(gòu)建成為可能，中村修二等人也因此而獲得了2014年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。雖然藍(lán)光LED研制成功，但是直接使用多芯片構(gòu)建白光LED仍具有很大的挑戰(zhàn)，僅在LED組裝方面就存在以下兩大難題：首先是LED芯片發(fā)熱問題，LED芯片在使用過程中會(huì)有80%的能量會(huì)以熱能的形式散發(fā)出來，到目前為止還沒有很好的方法可以有效解決多芯片白光LED散熱的問題。其次就是不同發(fā)光顏色的LED芯片其發(fā)光強(qiáng)度、溫度特性不統(tǒng)一，這就給多芯片LED的設(shè)計(jì)、工業(yè)生產(chǎn)帶來了許多問題，導(dǎo)致生產(chǎn)成本過高，而且LED芯片的發(fā)射峰比較窄，致使發(fā)射光譜在可見光波段出現(xiàn)缺失，從而影響器件的實(shí)際應(yīng)用性能[13]。第二種單芯片型，單芯片型白光LED其實(shí)際是一種光致發(fā)光型白光LED，即在單一芯片上覆蓋一層下轉(zhuǎn)換熒光粉，從而發(fā)射出白光。這與傳統(tǒng)的熒光燈的構(gòu)建原理相同，都需要熒光粉的輔助，混合調(diào)制出白光。根據(jù)單芯片類型的不同又被分為以下兩種：（1）藍(lán)光芯片基白光LED。這是目前已經(jīng)商業(yè)化的構(gòu)建方案，即采用藍(lán)光芯片與可以被藍(lán)光有效激發(fā)的黃光熒光粉結(jié)合[15,18]。目前商業(yè)LED產(chǎn)品中采用的黃光熒光粉通常為釔鋁石榴石熒光粉，但釔鋁石榴石熒光粉中的黃光發(fā)射主要來源稀土摻雜離子

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]近紫外和藍(lán)光激發(fā)的镥基氧化物發(fā)光材料的制備與發(fā)光特性研究[D]. 張晟.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2019
[2]鎢/鉬酸鹽基LED白光熒光粉的制備與發(fā)光性質(zhì)研究[D]. 吳宏越.吉林大學(xué) 2019
[3]不同波長(zhǎng)LED光對(duì)晶狀體影響的初步研究[D]. 劉鐵剛.天津醫(yī)科大學(xué) 2019
[4]新型量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備和研究[D]. 孫春.吉林大學(xué) 2017
[5]熒光碳納米顆粒制備及其白光轉(zhuǎn)換應(yīng)用研究[D]. 鄭學(xué)剛.曲阜師范大學(xué) 2015
[6]近紫外激發(fā)白光LED用熒光粉的制備和發(fā)光性能的研究[D]. 劉紅利.太原理工大學(xué) 2013
[7]白光LED用熒光粉的制備與性能研究[D]. 李廣環(huán).吉林大學(xué) 2012
[8]白光LED用熒光材料的制備與性能研究[D]. 嚴(yán)小松.上海交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]NaGd（WO4）2:Ln3+（Ln=Tb,Dy,Sm,Eu）多色熒光粉的可控合成及發(fā)光性能研究[D]. 孫慶琳.河北大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3032928