非稀土离子激活的B-N体系荧光粉研究

作为白光LED器件用转换荧光粉，现有的稀土离子激活氧化物和氧氮化物不仅价格较昂贵，而且有严密的专利壁垒保护，因此开发一类新型的、非稀土离子激活的高效荧光粉是当前LED应用领域的研究热点。结合当前的研究进展和课题组已有的研究基础，本申请项目拟开发出一类轻原子或分子激活的B-N体系荧光粉，系统研究制备荧光粉的晶体结构和缺陷结构，讨论掺杂的阴离子和阳离子的键合形式与配位状态，研究制备荧光粉的光谱学性质，阐明掺杂离子可能参与的辐射跃迁过程和荧光粉的发光机制。并利用B-N体系具有的高热导率和化学稳定性等优点，获得高效率的、满足高功率LED器件应用要求的掺杂B-N体系荧光粉。本申请项目的研究成果有望形成自主知识产权，推动我国白光LED器件相关产业的进一步发展。申请课题组在本项目相关领域积累了大量的研究基础，并且具备了较完善的实验条件，能保证项目的顺利实施。

现有的白光LED用稀土激活荧光粉，不仅价格较昂贵，而且有严密的专利壁垒保护，因此开发一类新型的、非稀土离子激活的高效荧光粉具有重要的研究意义和应用价值。本项目采用化学方法合成了不同轻元素（C、H、O等）和不同离子掺杂（如Li+/Na+/K+、Mn2+、F-、Cl-等）的高效稳定BN基白光LED用荧光粉。分析研究了工艺参数对掺杂BN的结构、形貌、化学键合和光谱特性的影响规律，合成了高量子效率的可见光发射BNCO荧光粉，其蓝光量子效率可达90%以上。系统研究了掺杂元素含量和化学键对激发光谱和发射光谱的影响机理，实现了掺杂BN荧光粉从蓝光到红光的连续可调发射。利用第一性原理计算分析了C、O等掺杂元素对BN能态密度和电子能带结构的影响规律，分析确定了掺杂BN荧光粉的发光机理。利用掺杂BN荧光粉制备了高发光效率（21.6 lmW-1）、优良的热稳定性（热导率为0.36 W/mk）和高显色性（色坐标(0.32,0.34)）的白光LED器件，在白光LED照明和显示领域具有广阔的应用前景。通过本项目的研究，进一步拓展了白光LED用荧光粉材料体系，实现了具有自主知识产权的非稀土掺杂BN基发光材料的自主研发，为其在白光照明和显示领域的应用奠定了理论和技术基础。