《高顯色性量子點白光LED發光材料及器件研究》是依託復旦大學，由郭睿倩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高顯色性量子點白光LED發光材料及器件研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭睿倩
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
白光LED具有低閾值電壓、高亮度及低能耗等優點。但目前為止，白光LED主流產品是用藍光LED激發黃色螢光粉獲得白光輸出，因為欠缺紅光波段，顯色指數偏低，多在60-80之間，如果能將顯色指數提高至90或以上，LED的照明套用領域將會更為寬廣。本項目提出採用三基色量子點材料代替傳統螢光粉作為白光LED器件的光泵螢光材料，利用單一藍光LED光源激發不同大小的量子點，可以產生各種色光，從紅、橙…到藍，類似彩虹光譜，不僅有望提升白光LED的顯色性，還有望延長目前白光LED器件的壽命。我們採用低毒Zn類核殼量子點摻雜的方法來解決斯托克斯位移小的問題，從而提高發光效率和溫度穩定性，同時深入研究摻雜和顆粒尺寸對量子點發光機制的影響，建立摻雜量子點能級結構模型，通過三基色量子點的複合及量子點粒徑的調控，結合半導體量子點的配色特性，實現高顯色性白光輸出，為研製新型綠色環保高性能固態照明器件打下技術基礎。
結題摘要
目前，螢光粉已經被廣泛地套用到LED照明和顯示技術中，但是螢光粉的光衰大、顆粒均勻度差、使用壽命短，仍然不是最好的LED發光材料。量子點材料具有獨特的量子效應和介電限域效應，因而比螢光粉的發光效率更高、使用壽命更長、吸收更加寬廣、顏色的純度更好，且其具有尺寸和化學組成可控的能量帶隙和發光波長。因此，量子點在高顯色性白光LED領域具有極大的套用前景。本項目圍繞綠色環保高顯色性白光LED三基色膠體量子點發光材料及器件的套用基礎展開了系統的研究。主要研究內容包括高性能量子點材料的設計與製備，發光機制研究，量子點白光LED器件的仿真最佳化和構築及其發光與色度學特性研究四個方面，取得了以下的主要成果： （1）發展了一種綠色環保摻雜核殼結構量子點的新型製備技術，獲得一系列高性能的三基色量子點和雙（多）發射白光量子點，並提出將其代替傳統螢光粉作為白光LED器件的光泵螢光材料，研製高顯色性量子點白光LED器件，解決了目前白光LED器件顯色性偏低的問題。（2）通過對摻雜與粒徑的調控，實現了綠色環保量子點能帶結構的調控和量子產率的提高（最高可達約80%），研究了不同尺寸、不同粒徑分布範圍的三基色量子點的色度學特性，揭示了粒徑分布範圍對其螢光顏色飽和度的影響，為進一步的白光配色提供了理論依據。 （3）揭示了顆粒尺寸、摻雜和包覆對量子點斯托克斯位移和發光性能的影響規律，確定了量子點的發光機制，並闡明了過渡金屬共摻雜的競爭發光機制，以及量子點電荷轉移和能量傳遞過程與其能帶結構之間的相互關係，用以指導高性能三基色量子點材料的合成。 （4）實現了基於藍光晶片激發三基色量子點的白光LED光譜模擬，顯色指數（CRI）＞85，色質指數（CQS）＞85,為未來的先進固態照明提供了實現綠色環保高性能器件的新途徑。 （5）申請專利6項，發表論文27篇；參加國際會議20餘次；培養博士後1名，博士、碩士研究生12名；1名博士、1名碩士榮獲國家獎學金；獲得海洋王、豪爾賽照明獎、長春光學會議優秀海報獎；主編專著1本。
