稀土量子晶掺杂合成白光LED的机理研究

This study attempts to a novel rare earth quantum crystalline doped the synthesis methods of white LED - using doped rare earth formed nanometer quantum crystal particle in the cavity, it is using inert gas ion induced nano cavity in the material properties, such as by controlling the incident ion species, energy, dose, and other auxiliary conditions modulated nano cavity size and arrangement , and rare earth ion implantation into the nano cavity formed quantum crystalline light emitting materials.Using high resolution projection electron microscope, Raman, XRD, ir, HAAS - 2000 spectrum analysis system determine the arrangement of nano cavity, such as quantum crystal particle size, and precise measurement of LED spectrum, luminosity and chroma characteristics, etc. Determine LED the relationship between the performance and the experimental parameters, on the basis of the research on the modulation of the quantum crystalline concentration, size, distribution, and the effect of lattice arrangement and luminescent mechanism are discussed in this paper.Committed to solve the current domestic and foreign in LED colour diversity, luminous efficiency, stability and other problems, analyze the causes and mechanism, further can solve these problems very well to the application requirements.

本项研究尝试一种新颖的稀土量子晶掺杂合成白光LED的方法—采用稀土掺杂到离子束调制的纳米空腔中形成量子晶粒，即利用惰性气体离子在材料中诱发纳米空腔等特性，通过控制入射离子种类、能量、剂量以及其它辅助条件等对具有较强吸附作用的纳米空腔的大小和排列进行调制，然后将稀土离子注入到纳米空腔中通过退火等强迫晶化技术使其形成量子晶发光材料。采用高分辨投射电镜、Raman、XRD、红外光谱、HAAS-2000光谱分析系统等测量手段确定稀土量子晶的排列、晶粒的大小、以及精确测量LED的光谱、光度和色度特性等。确定LED发光性能与实验参数之间的关系，在此基础上着重研究纳米空腔的调制对量子晶的浓度、大小、分布和晶格排列的影响以及发光机理的探讨。致力于解决当前国内外在LED多色彩性、发光效率、稳定性等方面存在的问题，分析其原因和产生机理，进一步能够很好的解决这些问题使其达到应用的要求。

GaN外延生长量子阱的LED器件则是目前市场上的流行产品。但是，GaN外延生长量子阱需要超高真空、超高纯度原料、超密度电能消耗等条件。与GaN量子阱LED不同，有机发光二极管(OLED)器件的发光中心为有机分子，因而可以用要求较低的真空条件制备。OLED已经在小屏显示上得到了应用。但由于OLED电致发光中心为有机分子，热稳定性和化学稳定性一直是一个棘手的问题。其直接表现为对器件加工工艺要求严苛、器件寿命往往不能达到预期等。长期以来，量子点的合成依赖于一些特别活泼的、毒性特别高的物质，见到空气就会爆炸，必须保存在冰箱里。 最近报道了在量子点发光二极管领域取得的重要研究进展。其性能远超过了目前相关文献报道的其它量子点LED，并且该新型器件可以通过简单的溶液加工路线制备而得。科学家们设计出一种新型高性能量子点发光二极管，同时精巧地设计了结构，让电子减缓“步伐”，空穴则加快脚步，促成电子与空穴的有效相会，大大提升了量子点发光二极管的高效率发光性能和稳定性。并将使用亮度条件下的寿命推进到10万小时的实用水平，这意味着这种新型器件有望成为下一代显示和照明技术的有力竞争者。本项目按照预定的计划经过四次高能离子的辐照实验，我们已经初步确定小剂量辐照确实可以提高LED的光通量，成功的实现了LED器件的发光增强，各种样品均有5%-20%的提高。同一辐照条件对LED器件的性能影响大致规律相同，但不同类型器件间存在个体差异，因此，用辐照来鉴别器件的好坏以及模拟器件的快速老化过程是有意义的。