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白光LED作为新型高效固体光源,具有节能、绿色环保、长寿命等显著特点,其社会和经济意义巨大。理论上LED的寿命可以达到10万小时,然而,实际上白光LED一般使用寿命均小于1万小时。相关研究显示造成白光LED输出光强降低的主要原因是白光LED中荧光粉的光散射作用导致封装材料和荧光粉粘结剂的老化。量子点发光材料的粒径十分小,通常只有几个纳米,如果采用量子点发光材料作为LED用荧光粉,则完全可以避免上文提到的传统荧光粉引起的光散射作用,从而延长白光LED寿命。硅树脂材料具有许多独特的性能,在许多应用领域是其他材料所不能代替的。作为一种热固性树脂,硅树脂最突出的性能之一是优异的热氧化稳定性,因而硅树脂是一种理想的LED封装材料。
本论文将量子点发光材料与硅树脂材料这两个研究热点结合起来。分两个阶段,对白光LED用发光材料进行了研究。第一阶段,以改善白光LED荧光发射光谱中某些波段的缺失为目的,选择六种不同发光波长的CdSe量子点,通过配色实验制备了量子点白光混合物,并对其光谱性质,形貌特征,以及荧光量子产率等性质进行了研究;第二阶段,以研究量子点发光材料与胶黏剂混合后对其发光性质的影响为目的。以第一阶段制备的量子点白光混合物与硅树脂进行复合,制备了量子点白光混合物/硅树脂纳米复合材料,并对其荧光性能进行了相关表征。初步探讨了用量子点白光混合物替代传统荧光粉的可行性。
本论文的主要研究结果包括如下内容:以油酸作为表面螯合剂,乙酸镉为镉源,NazSeSO3为硒源,采用水热法,在反应温度不同的条件下,制备了不同粒径的CdSe量子点,并通过H2O2对其进行刻蚀,得到可发蓝光的小粒径CdSe量子点。获得的量子点发射光波长可覆盖457-619nm几乎整个可见光区。利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)对不同反应温度得到的CdSe纳米晶进行形貌和光谱性质表征,得到了粒径均一、分散性良好的CdSe量子点,其荧光波长可覆盖457-619mn几乎整个可见光区。采用相对测量法,分别对这六种不同粒径的CdSe量子点样品的荧光量子产率进行了测定。其次对以不同粒径CdSe量子点进行配色实验获得的白光样品的发射光谱,CIE坐标,显色指数及色温进行了研究。这种白光光源不同于商业用多组分白光光源,它是由单一化学成分构成的,不存在相容性问题。
最后,本文采用溶液混合法制备出透明发光的CdSe-QD白光混合物/硅树脂纳米复合材料,并对其发光性质进行了研究。