中國粉體網(wǎng)訊 浙江大學(xué)邱建榮教授團(tuán)隊(duì)通過一種簡易的玻璃晶化技術(shù)開發(fā)了一類外量子效率高、熱穩(wěn)定性好的寬帶近紅外熒光陶瓷。這類熒光陶瓷作為全無機(jī)轉(zhuǎn)換體，可以從根本上解決傳統(tǒng)“熒光粉+有機(jī)硅脂”不能兼顧吸收效率高、內(nèi)量子效率高和熱猝滅低的問題，從而實(shí)現(xiàn)熒光轉(zhuǎn)換型寬帶近紅外LED的高效率、高功率密度輸出。
受到商用白光LED（WLED）的啟發(fā)，寬帶發(fā)射近紅外熒光粉轉(zhuǎn)化型LED（NIRpc-LED）于近幾年發(fā)展起來。這種新光源通過寬帶近紅外熒光粉吸收并轉(zhuǎn)化LED芯片產(chǎn)生的藍(lán)光或近紫外光來產(chǎn)生寬帶近紅外發(fā)射。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：
NIRpc-LED由單個(gè)藍(lán)光或近紫外外發(fā)射的（In，Ga)N-LED芯片及寬帶近紅外發(fā)射熒光粉及用于分散熒光粉的光學(xué)通透的粘結(jié)劑組成。
近紅外熒光粉一般都擁有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，且其光譜形狀多樣且穩(wěn)定。因此NIRpc-LED擁有優(yōu)異的光譜穩(wěn)定性及長壽命。NIRpc-LED為目前寬帶近紅外光源的最佳解決方案。特別是其小尺寸及低電壓、低能耗等特性為各種近紅外設(shè)備的小型化，便攜化，集成化帶來了可能。
相比于白光pc-LED，NIRpc-LED中“藍(lán)光→近紅外光”轉(zhuǎn)換的量子缺損（Stokes能量損耗）更大，因此對NIR熒光粉的性能要求更高。但是，因?yàn)榧ぐl(fā)態(tài)電子的非輻射躍遷幾率隨著基態(tài)與激發(fā)態(tài)之間的能量間距變小而增加，NIR發(fā)射在本質(zhì)上更難實(shí)現(xiàn)高效率和高熱穩(wěn)定性。與其他NIR發(fā)光離子相比，三價(jià)鉻離子（Cr3+）在內(nèi)量子效率（IQE）和光譜可調(diào)性等方面均已表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。但是，由于相關(guān)能級(jí)躍遷是偶極禁戒的，Cr3+激活的熒光粉對藍(lán)光的吸收弱，外量子效率（EQE）低，而提高摻雜濃度會(huì)導(dǎo)致IQE下降和熱猝滅加重。此外，熒光粉需要有機(jī)硅脂、環(huán)氧樹脂等進(jìn)行LED器件封裝，而這類透明有機(jī)材料的熱導(dǎo)率極低且物理化學(xué)穩(wěn)定性差。
浙江大學(xué)邱建榮教授和肖文戈博士等人針對上述問題，通過一種簡單的玻璃晶化技術(shù)開發(fā)了一類外量子效率高、熱穩(wěn)定性好的寬帶近紅外熒光陶瓷，并將其直接作為全無機(jī)轉(zhuǎn)換體，獲得了一種高性能的NIRpc-LED。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在AdvancedScience上，論文第一作者為博士研究生鄭國君。
邱建榮教授的研究方向是光子材料與器件，近年主要從事激光與材料相互作用（超快激光制造和激光3D打�。l(fā)光與非線性光學(xué)材料的研究，取得了諸多有影響的研究成果。在第19次世界陶瓷科學(xué)院（World Academy of Ceramics）院士選舉中，經(jīng)過嚴(yán)格的提名和獨(dú)立評選程序，邱建榮教授當(dāng)選為世界陶瓷科學(xué)院院士。世界陶瓷科學(xué)院院士當(dāng)選人均為國際陶瓷科學(xué)領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)和成就的個(gè)人，是陶瓷科學(xué)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)。
參考來源：
[1]AdvancedScienceNews.浙江大學(xué)邱建榮課題組AS：制備高性能寬帶近紅外熒光陶瓷新技術(shù)-玻璃晶化法
[2]方立民.NIRpc-LED用寬帶近紅外熒光粉的研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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