面向视力健康的远红光荧光材料与器件

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论文面向植物光控发育、光生物调节(Photobiomodulation,PBM)治疗以及视力健康应用,研究了Cr3+激活(Y0.75Gd0.25)3(Ga0.75Sc0.25)5O12荧光材料、β-Ga2O3荧光材料的合成、发光性能,封装了远红光LED荧光器件,并开展了初步的应用研究。本文取得的主要研究成果如下:(1)对(Y,Gd)3(Ga,Sc)5O12:Cr3+荧光粉的发光性能进行了深入的优化。经过优化实验得到了在1400℃下烧结6h的(Y0.75Gd0.25)3[(Ga0.75Sc0.25)0.95Cr0.05]5O12荧光粉具有最强的730nm远红光发光,其在450nm蓝光激发下的发射光的半高宽为120nm,覆盖生物细胞吸收谱。该种荧光粉在150℃下发光强度维持了室温下发光强度的80%,且峰位置无明显变化,测量得到其内量子效率为44.90%,外量子效率为20.88%。使用(Y0.75Gd0.25)3[(Ga0.75Sc0.25)0.95Cr0.05]5O12:5%Cr3+荧光粉搭配蓝光芯片得到的远红光发光器件的光电转换效率最高可以达到30%。使用该荧光粉封装的器件对小白鼠进行照射可以明显修复其视网膜细胞。(2)使用固相烧结法得到了发光位于730nm,覆盖生物吸收谱的β-Ga2O3:C r3+远红光荧光粉。经优化得到在添加2 wt.%的NHF4F助熔剂并在1400℃经过5h烧结的β-(Ga0.98Cr0.02)2O3荧光粉具有最好的发光性能。所得荧光粉结晶性良好,晶粒尺寸在10μm左右,呈现完整清晰的层片堆叠的柱状晶,形状完整规则。测得其在180℃下发光强度仍能维持其室温发光强度的80%。使用经优化的β-(Ga0.98Cr0.02)2O3荧光粉搭配蓝光LED芯片封装的远红光器件在200mA直流电下的辐射通量可以达到10.0mW。
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