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大功率暖白光LED用BSO荧光单晶材料

发布日期:2019-04-09    来源:技术交易平台

硅酸铋 (BSO, Bi4Si3O12) 单晶作为一种重要的闪烁晶体,具有优良的发光性能和稳定的热力学性能,熔点比Ce: YAG单晶低约1000℃,而且原料成本低,对环境无污染。如果BSO单晶可以成功应用于暖白光LED器件,不但可以降低生长晶体的成本和实现LED器件的无树脂封装,而且适用于大功率白光LED器件,这也必将符合未来LED的发展趋势。然而,由于Bi2O3和SiO2的熔点密度差异大,BSO晶体在生长过程易出现析晶行为,难以获得高质量晶体。本课题组前期研究表明Bi3+和Dy3+的掺杂均有助于改善BSO晶体的析晶行为,并且Dy3+因其复杂的能级结构,在红外线至可见光的波长范围内的光照下都可以产生光跃迁,并且其在众多基质中能够形成黄光、白光的发散。 基于上述分析,本项目以制备出用于大功率暖白光LED用荧光单晶材料为目的,以BSO晶体为研究对象,以坩埚下降法为生长方法,通过共掺入Ge和Dy两种元素,生长1英寸Dy:BGSO荧光单晶材料,并研究其发光性能。 本作品主要技术指标如下: 1.通过坩埚下降法生长出无明显偏析、无色透明、无包裹物、无裂纹的高质量1英寸Dy:BGSO单晶,并且一炉可生长多根晶体; 2.找到合适的Ge和Dy的掺杂量,使Dy:BGSO单晶的激发波长与常用的商用紫光LED芯片相匹配; 3.Dy:BGSO单晶能够高效发射暖白光,且实现了360°立体发光。 基于上述分析,本项目以制备出用于大功率暖白光LED用荧光单晶材料为目的,以BSO晶体为研究对象,以坩埚下降法为生长方法,通过共掺入Ge和Dy两种元素,生长1英寸Dy:BGSO荧光单晶材料,并研究其发光性能。 图1为Dy:BGSO晶体等径部分长度达到8cm,直径为1英寸,可以看出晶体为无色透明,且无裂纹、无包裹物等缺陷。图2(a)和(b)分别为纯BSO晶体和Dy:Bi4(Ge0.03Si0.97)3O12晶体的顶部照片,纯BSO单晶顶部存在大量的白色析出物,这些析出物的主要成分为SiO2。而Dy:Bi4(Ge0.03Si0.97)3O12晶体的顶部没有明显的白色析出物,可见共掺入Ge4+和Dy3+两种离子能够大幅改善BSO晶体的析晶行为,大大提高了BSO晶体的结晶质量。

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