用于固态照明的硅纳米颗粒荧光粉

基于半导体的固态照明由于可以显著地提高电-光转换效率从而被认为是节约能源的最有效的方式之一。当前，固态照明所需的白光主要是利用发蓝光的InGaN发光二极管激发荧光粉来实现的。但是由于能被蓝光激发的、高效率的、稳定的、具有窄波谱宽度的、发620 nm 左右红光的荧光粉还没有被研制出来，以致现在具有暖色的白光很难实现。这严重限制了固态照明在很多重要场合的应用。为了解决这个问题，本项目提出了一个新的思路：利用硅纳米颗粒的尺寸效应和量子限制效应，在等离子体中产生硅纳米颗粒，然后在热反应炉中对硅纳米颗粒进行表面包裹和钝化处理以获得满足固态照明要求的红色荧光粉。同时，通过调节硅纳米颗粒合成系统的参数来改变硅纳米颗粒的大小，使其也能作为黄色和绿色荧光粉。一旦有所突破，本项目所研究开发的无毒、低成本和稳定的硅纳米颗粒荧光粉将会有力地推进固态照明的发展。

利用等离子体制备了硅纳米颗粒。对把经过在空气中自然氧化的硅纳米颗粒和在氧气中热氧化的硅纳米颗粒用作固态照明的荧光粉的可能性进行了研究。发现硅纳米颗粒的发光峰宽和效率目前还不能满足固态照明用荧光粉的要求。我们系统研究了杂质和表面化学对硅纳米颗粒发光性能的影响，通过调控硅纳米颗粒的杂质和表面化学，开发了基于硅纳米颗粒的硅墨水。由于能够促进太阳电池效率提高的下转换作用对硅纳米颗粒的发光峰宽和效率没有固态照明用荧光粉那么苛刻，成功地通过在太阳电池表面印刷硅墨水，利用硅纳米颗粒的下转换作用提升了太阳电池效率。