[00138223]大功率LED用发光材料的开发与应用基础研究

本项目属于化学化工领域无机材料化学方向的应用基础研究,属无机材料制备学、无机非金属材料学及材料学等多学科的交叉学科。 在国家自然科学基金项目（21141001,51272151）和陕西省自然科学基金（2005B16）以及陕西省科技攻关项目（2005K06-G18,2009K06-05）西安市科技转移项目（CXY1126（1））的资助下,本项目从开发白光LED照明器件所用YAG:Ce3+系列黄色荧光材料和研究新型发光材料及其应用的角度出发,开展了以YAG、AgGdMo2O8、Ca2Si5N8和BAM为基质的发光材料的组成设计、微观结构、发光性能及器件研制的关联研究,同时也开展了YAG:Ce3+产品晶粒控制技术的开发工作。其主要研究内容如下： （1）YAG:Ce体系的组成设计、微观结构与发光性能关联性研究; （2）YAG:Ce3+黄色荧光粉颗粒控制工艺和生长机理研究; （3）YAG:Ce3+黄色荧光粉后处理技术研究; （4）钼酸盐发光材料研究; （5）铝酸盐发光材料研究; （6）氮化物白光材料的初步研究。 该成果的主要创新性： （1）成功开发出了一系列高性能YAG、AgGdMo2O8、Ca2Si5N8和BAM等白光LED用发光材料; （2）采用高温固相法制备出了颗粒分散度高、粒径可控、发光强度高的YAG:Ce3+系列和BAM:Eu发光材料,提出了高温条件下成核和晶粒生长分布进行的生长机理。 （3）成功制备了白光发射的Ca2Si5N8:Ce,Eu发光材料,实现了通过材料自身组分比例变化调控器件色温; （4）通过组分取代、引入掺杂剂和添加助熔剂等手段使YAG:Ce3+黄色荧光粉的光谱范围拓展到520-580 nm,改善了热猝灭效应; （5）制备了AgGdMo2O8基红色发光材料,经与YAG：Ce调配后进行了器件组装,成功调控了器件色温。 这些方面的研究成果,先后在国际著名期刊如《Journal of the American Ceramic Society》、《Journal Luminescence》、《Journal of Alloys and Compounds》、《Optical Materials》、《Powder Technology》等上发表研究论文20余篇,其中SCI二区10篇,获得中国发明专利5项。本项目进行当中与相关企业进行了合作,经多家用户使用反响良好,产品已经定型,已进入生产阶段,充分说明了本项目研究工作的对经济发展的促进作用。 立项背景： 目前LED照明和显示器件已在手机、相机、显示、指示灯等方面得到了广泛应用,且在汽车灯、LCD背光源及夜景照明等方面也开始崭露头角,但其长期的增长重点是在普通照明领域。而且西安也是推广半导体照明示范工程的城市之一,所以发展LED器件在照明领域的应用具有广阔的前景。 本项目通过设计和研究LED照明新体系和新的制备技术,探讨获得高性能的起源和机理,进行新型发光材料的设计和研制,研究内容对促进无机材料化学的制备技术和发光材料学的发展和进步,推动发光材料的更新换代和器件化应用,具有较高的科学意义和工程应用价值。 氮化物白光材料的初步研究 这些方面的研究成果,先后在国际著名期刊如《Journal of the American Ceramic Society》、《Journal Luminescence》、《Journal of Alloys and Compounds》、《Optical Materials》、《Powder Technology》等上发表研究论文20余篇,其中SCI二区10篇,获得中国发明专利5项。 发现、发明及创新点： （1）建立了高温固相法制备高分散、粒径可控、颗粒形貌规则荧光粉的方法,提出晶核形成和晶粒生长分阶段进行的思路,开发了高性能粉体材料制备新技术,并通过其他材料的高温制备验证了此方法的普适性; （2）设计并建立了“球磨-酒石酸后处理工艺”的荧光粉后处理工艺,从后处理角度弥补了制备过程可能产生的缺陷,完善了YAG：Ce黄色荧光粉制备的工艺链。 （3）完成了YAG：Ce系列荧光粉的多波长组成的确定; （4）设计并制备了调整白光LED色温的红色荧光粉,进行了初步的匹配应用; （5）制备了氮化物白光发射材料,有望简化白光LED的器件生产过程; （6）制备了多色LED用发光材料,为照明器件的升级换代提供了选择。 应用情况： 项目实施过程中,课题组为了加强技术的实用性,不断与封装厂家进行沟通,实验室制备的产品先后在多家封装厂进行使用,均获得了下游使用单位的认可。在项目实施过程中,课题组还不断加强与相关企业和行业交流、沟通,积极掌握行业技术需求,与西安创联电器有限责任公司和彩虹荧光材料有限责任公司建立了良好的合作关系,相关技术已经部分转移给西安创联电器有限责任公司,初步建立了LED器件用荧光粉生产线,进行了试生产,产品的相关性能达到了国家标准,目前正在积极进行市场推进。