【摘 要】
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mini-LED显示技术具有节能、高亮度与超高对比度等诸多优点,但目前红色min-LED芯片发光能力较差,限制其全彩化应用。基于荧光转换材料的激光照明技术具有节能、紧凑与功率高等特点,被公认为下一代高亮度、大功率的照明技术。然而,目前缺乏优质红色激光用荧光转换材料,限制了其应用场景的拓宽。制备小粒径、高量子效率和高稳定性的红色荧光粉,是推动mini-LED和激光照明技术工业应用的关键。为此,本文采
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mini-LED显示技术具有节能、高亮度与超高对比度等诸多优点,但目前红色min-LED芯片发光能力较差,限制其全彩化应用。基于荧光转换材料的激光照明技术具有节能、紧凑与功率高等特点,被公认为下一代高亮度、大功率的照明技术。然而,目前缺乏优质红色激光用荧光转换材料,限制了其应用场景的拓宽。制备小粒径、高量子效率和高稳定性的红色荧光粉,是推动mini-LED和激光照明技术工业应用的关键。为此,本文采用对商业M2Si5N8:Eu2+荧光粉球磨、离心和酸洗结合的简单工艺,成功制备优质小粒径红色荧光粉,提出该荧光粉量子效率随粒径变化机制,并构建出具有优异光学性能的红色mini-LED器件与红色荧光陶瓷。具体结果如下:小粒径M2Si5N8:Eu2+红色荧光粉的制备。以两种M2Si5N8:Eu2+红色荧光粉Sr2Si5N8:Eu2+与Sr Ba Si5N8:Eu2+作为研究对象,通过球磨结合离心与酸洗工艺制备出不同粒径分布的荧光粉粉末。得到量子效率下降的极限中位粒径为～3μm,两种荧光粉在此粒径下均表现出与原始粉末相同的量子效率75%与80%。继续降低荧光粉粒径,荧光粉表面硅悬挂键增加,量子效率明显下降。其中Sr Ba Si5N8:Eu2+热猝灭现象不随粒径减小而增强始终保持＞90%@473 K,并且全部粒径分布样品均未出现热劣化现象（温度上升至598 K后下降至室温,空气气氛中）。红色mini-LED与荧光陶瓷构建。将制备得到的小粒径Sr Ba Si5N8:Eu2+荧光粉封装在蓝光mini-LED芯片上(λem=450 nm,100×200μm~2),可以获得具有明亮红光发射的mini-LED。mini-LED器件在输入电流为60 m A时达到发光饱和,饱和亮度高达34.3 Mnits,并且在小于1 m A的小电流驱动下,展示出高于31%的超高外部量子效率。此外,将所制备小粒径Sr Ba Si5N8:Eu2+荧光粉经过等离子放电烧结（SPS）后,得到具有明亮发光的单相红色荧光陶瓷。获得的荧光陶瓷内部量子效率保持原粉的98.5%（78.8%）,在反射模式下展现出78.8 lm/W的转换效率。综上,本文使用一套简单的技术流程成功制备出高品质小粒径红色M2Si5N8:Eu2+荧光粉,并在mini-LED与激光用荧光转化材料领域展现出广阔的应用前景,加速了mini-LED全彩化与激光照明与显示光源的发展进程。该论文有图31幅,表7个,参考文献127篇。
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