量子点发光材料壳层结构调控量子点发光二极管的光致发光性质的研究

荧光材料是发展白光LED的关键材料，本项目将高量子效率掺杂型Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)复合量子点荧光材料与环氧树脂基体封装材料结合，形成透光率高的量子点/环氧树脂复合材料，并将其配合UV半导体芯片获得新型的高效量子点白光发光二极管。研究以3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)为稳定剂，以无水甲醇为反应介质合成掺杂型Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)量子点的实现途径；研究Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)复合量子点的结构、组成与其发光性质的关系；研究Cd1-xZnxSe@SiO2(x = 0-1)复合量子点的组成与量子点/环氧树脂物复合材料性能的关系，设计和优化复合材料的结构，并结合UV半导体芯片，最终实现高效的白光发光。上述关键科学问题的研究对白光发光二极管结构和性能的优化、解决UV半导体芯片激发白光发光二极管效率低的难题具有重要意义。

本项目探讨了不同合成条件对水相中一步合成单一型CdS、CdSe、CdTe量子点、掺杂型ZnSe:Mn、Cd1-xMnxTe量子点、核壳型CdSe/CdS、CdTeSe/ZnS、ZnCdTe/CdSe量子点的影响，通过控制反应时间、反应物的初始pH值、反应温度等制备条件，研究了量子点荧光材料的制备方法、条件对量子点的形貌、发光性质及分散性能的影响，优化了制备条件。成功合成出不同尺寸且分布均匀的量子点荧光材料，所制备的量子点的发射波长覆盖范围可以从可见光到近红外区，各种发光颜色的量子点都具有较高的荧光量子产率，最高值可达73.3%。.探讨了Y2O3:Eu3+、SiO2@ZnWO4:Eu3+、ZnNb2O6:Eu3+, Bi3+, M+ (M = Li, Na, K)、NaGd(MO4)2:R, (M = W, Mo, R = Eu3+, Sm3+, Bi3+)荧光粉的制备条件和发光性质，所制备的荧光粉均能被近紫外光有效激发，发出波长在615 nm左右的红光。.分别以NaGd(MO4)2:R, (M = W, Mo, R = Eu3+, Sm3+, Bi3+)、ZnNb2O6:Eu3+, Bi3+, M+ (M = Li, Na, K)荧光粉、CdSe、CdSe/CdS量子点、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+ 与 ZnCdTe/CdSe混合荧光粉、CdTe 与YAG混合荧光粉、CdTeSe/ZnS 与 YAG混合荧光粉为发光材料，封装了发光二极管（LED），并研究这三类LED的发光性质。结果表明：以NaGd(MO4)2:R和ZnNb2O6:Eu3+, Bi3+, M+荧光粉为发光材封装得到的红光LED管的色坐标与标准红色非常接近。基于单一型CdSe量子点的LED可以得到白光，但显色指数不高，通过包裹硫化物壳层或将量子点材料与稀土荧光材料混合，可以有效提高白光LED的显色指数。结合量子点颜色可调、激发光谱宽等优良的光谱特征与量子点白光LED简单便捷的制造方法，表明核壳型量子点在白光LED领域具有潜在的应用前景。