【摘 要】
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CsPbBr3荧光粉具有光谱极窄、色纯度高等优点,在宽色域显示等领域具有重要应用前景。然而,低下的稳定性与封装性能严重制约了其实际应用,与CsPbBr3晶体粒径匹配的微尺度封装结构设计与制造是解决上述难题的关键。为此,本文提出了气凝胶多孔结构CsPbBr3荧光粉封装方法,研究了多孔结构CsPbBr3荧光粉的封装机理及光学性能,最后制成荧光膜并应用于LED器件,主要内容如下:(1)气凝胶多孔结构Cs
【基金项目】
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国家自然科学基金项目《LED发光器件宏微结构调控量子点涂层制备机理研究》,项目编号No.51775199; 国家自然科学基金项目《显示与光通信LED微型倒装器件设计与制造的基础研究》,项目编号No.51735004; 广东省自然科学基金面上项目《量子点LED器件光谱调控涂层制备及机理》,项目编号2018B030306008; 国家自然科学基金项目《聚合物界面微观扰动电场诱导微纳结构成形制造机理研究
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CsPbBr3荧光粉具有光谱极窄、色纯度高等优点,在宽色域显示等领域具有重要应用前景。然而,低下的稳定性与封装性能严重制约了其实际应用,与CsPbBr3晶体粒径匹配的微尺度封装结构设计与制造是解决上述难题的关键。为此,本文提出了气凝胶多孔结构CsPbBr3荧光粉封装方法,研究了多孔结构CsPbBr3荧光粉的封装机理及光学性能,最后制成荧光膜并应用于LED器件,主要内容如下:(1)气凝胶多孔结构CsPbBr3荧光粉封装方法与性能研究研究了CsPbBr3钙钛矿量子点(Perovskite Quantum dot,PQD)溶液的超声破碎制备方法,结合与CsPbBr3量子点粒径匹配的多孔结构气凝胶骨架(Aerogel matrix,Aero),提出了多孔结构AeroPQD荧光粉封装方法并研究了其荧光性能,发现气凝胶纳米多孔结构与超疏水粗糙形貌有效改善了CsPbBr3量子点的分散性与水稳定性,荧光粉封装参数优化后的量子产率高达75.6%,浸泡水中11天后荧光强度无明显衰减。然而,AeroPQD由于配体稳定性较差以及其对硅树脂的毒化作用,难以直接应用于传统固态LED器件。(2)气凝胶多孔结构CsPbBr3荧光粉原位封装机理研究针对配体导致的硅树脂毒化、稳定性差等难题,采用超声波破碎法预制备了Cs4Pb Br6包覆的免配体CsPbBr3复合钙钛矿纳米晶体(Composite Perovskite nanocrystal,CPNC)荧光粉,发现CPNC荧光粉量子产率较低(最高仅38%)且存在严重团聚现象。进一步提出了多孔结构AeroCPNC荧光粉原位封装方法,揭示了多孔结构、超声工艺参数对AeroCPNC荧光粉形貌与光学性能的影响机理。发现Cs4Pb Br6与Aero的协同封装作用有利于改善荧光粉的发光性能与粒径均匀性,优化后AeroPNC荧光粉的粒径分布主要为1-2μm,且荧光量子产率提升至62%。(3)强散射荧光膜制备及LED器件应用研究基于AeroCPNC荧光粉,采用免溶剂封装工艺制备CsPbBr3荧光膜,对其分散性与光学性能进行了研究。发现AeroCPNC荧光粉相比CPNC荧光粉,在硅树脂中具备更优异的分散性,粒径偏差降低两个数量级以上,并具有更佳的热稳定性。由于AeroCPNC尺寸效应引起的强散射特性与自身高量子产率优势,所制成器件绿光比例是传统CPNC-LED器件的~2.7倍,在接近90%绿光比例(纯绿色)的荧光转换效率仍超过30%,与商业荧光粉相当,对于推动CsPbBr3荧光粉的实际应用具有重要意义。
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