基于水溶性AgInS2/ZnS量子点和碳点的白光LED研究

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作为一种极具发展前景的节能技术,白光LED因其体积小、寿命长以及响应快等优异的特点,引起了人们的广泛关注。然而,现阶段用于制备白光LED的荧光材料大多是昂贵的稀土元素荧光粉或者含有Pb2+、Cd2+等存在环境污染的量子点。近年来,科学家一直在寻找环境友好、低成本的发光材料来替代这些环境不友好或者昂贵的材料。基于这些需求,本文主要围绕如何利用高效、环境友好的Ag In S2/Zn S(AIS)量子点和碳点(CDs)制备白光LED展开工作:(1)通过水溶液和水热法分别制备了AIS和CDs两种材料,并利用TEM、荧光PL等方法表征分析了两种材料的光学性能、形貌结构以及组成成分。结果表明,成功合成了相应的量子点材料;同时两种材料的尺寸分布均匀,具有高的荧光效率、宽的荧光光谱,为后面的白光应用打下了基础。(2)研究了基于蓝光CDs和黄光AIS量子点作为荧光转换材料的高性能白光LED。首先,我们采用SiO2包覆AIS量子点以制备AIS@SiO2核壳结构,同时将表面的SiO2球壳层作为生长CDs的载体,利用静电吸引的方式将CDs原位生长在硅球表面。最终成功制备了AIS-CDs纳米复合材料,克服了CDs由于团聚而出现的荧光淬灭现象。此外,这种AIS-CDs核壳结构可以有效的结合CDs的蓝光发射以及AIS的黄光发射,成功复合成为白光,其光致发光量子产率(PLQY)可达到35%。将AIS-CDs纳米复合材料与紫外芯片结合制备的白光LED器件,其色坐标位于(0.32,0.33),接近纯白光(0.33,0.33),CRI达到91,发光效率为15.1 lm W-1。(3)研究了基于蓝光、绿光CDs,红光AIS量子点的高显色指数白光LED。首先,我们采用3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷(KH-792)作为配体对CDs进行表面改性,随后采用TEOS对CDs进行包覆处理,成功制备了荧光稳定的蓝光和绿光CDs固体粉末。通过结合制备的蓝光和绿光CDs与红光AIS量子点混合制备了相应的三色白光LED。我们通过调节三种材料的比例,获得了色温(CCT)在3387-8018 K范围内任意可调,同时显色指数(CRI)一直保持在90以上,最高可达到97,发光效率为20.3 lm W-1的白光LED器件。此外,我们制备的白光LED器件在3.0-3.5 V的工作电压下还具有良好的显色稳定性,其CCT和CRI等参数可以保持不变。综上所述,本文利用AIS和CDs两类量子点材料制备了高性能的白光LED,为开发低成本、环保、高性能的白光LED提供了一个新的思路。
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