合肥工業(yè)大學(xué)LED熒光材料研究獲重要進(jìn)展

合肥工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳雷和蔣陽課題組，在釔鋁石榴石系列LED 熒光材料及其光色調(diào)控機(jī)制方面取得重要進(jìn)展，為進(jìn)一步提高LED 熒光材料的性能提供了重要依據(jù)。 相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)報告》雜志。

釔鋁石榴石是重要的寶石晶體，可應(yīng)用于固體激光器基質(zhì)和閃爍體探測器等。 其中，三價鈰離子激活的釔鋁石榴石熒光粉（YAG：Ce）被廣泛應(yīng)用于家用照明和戶外路燈中的大功率LED 器件。 為使LED 發(fā)光顏色從冷光向暖色光轉(zhuǎn)變，目前常用的方法是在YAG：Ce 中用Gd 離子取代Y 離子，從而使熒光粉發(fā)射波長紅移，達(dá)到降低色溫、提高顯色指數(shù)的效果。然而，Gd 取代Y 后會造成發(fā)光效率下降以及熱穩(wěn)定性變差。

陳雷等應(yīng)用X 射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)等現(xiàn)代實驗手段，結(jié)合電子能帶結(jié)構(gòu)理論計算研究證實，由于Gd 離子半徑較大，在YAG 剛性結(jié)構(gòu)中會造成電子云擠壓變形，進(jìn)而造成晶體場增強(qiáng)、電子有效質(zhì)量減輕、電子鋪展能級范圍擴(kuò)大和帶隙減小。隨著帶隙減小、 從激發(fā)態(tài)至導(dǎo)帶底自電離能級障礙降低以及電子有效質(zhì)量減少，占據(jù)高能激發(fā)態(tài)的電子密度和電子離閾能力隨溫度升高而增強(qiáng)，造成效率下降與熱猝滅增強(qiáng)。