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一种高Mn2+掺杂浓度的窄带绿色荧光粉及其在宽色域显示中的应用

日期: 2024-02-06
浏览次数: 30

来源:闽都创新实验室


开发高性能的窄带绿粉对于宽色域LCD背光显示应用至关重要。Mn2+激活的荧光粉,如Zn2SiO4:Mn2+和BaAl12O19:Mn2+,在早期作为PDP显示用的商业绿色荧光粉得到了广泛的应用。近年来,Mn2+激活的窄带绿色荧光粉被不断开发出,发射峰的半高宽(FWHM)实现了从43nm到18nm的跨越。因此,使用Mn2+激活的绿色荧光粉所构建的白光LED可以得到较大的色域覆盖范围和较高的色纯度。然而,由于Mn2+的电子跃迁属于宇称和自旋禁戒,严重阻碍了其对蓝光的吸收效率,导致与商业Eu2+或Ce3+激活的荧光粉相比,外量子产率(External PLQY)显著较低。 

针对此问题,中科院福建物构所/闽都创新实验室朱浩淼团队发展了一种策略,在避免浓度猝灭效应发生的前提下,通过在特定基质中引入尽可能多的发光中心来提高Mn2+激活荧光粉的蓝光吸收。该工作通过选择磁铅矿型化合物La0.827Al11.9O19.09(LAO)作为基质,由于存在镜面层(LaO+AlO)势垒的阻隔作用,使得结构中能被Mn2+取代的Al(2)格位彼此间保持较远的平均距离,从而减少Mn2+发光中心之间的能量迁移作用,最终获得一个较高的Mn2+掺杂浓度。实验证明Mn2+最佳掺杂浓度为30%。在450nm蓝光激发下,所制备的LAO:0.30Mn2+荧光粉展现出强烈的窄带绿光发射,发射峰位于517nm,半高宽为28nm,色纯度为88%,内/外量子产率为90%/16%,表现出优异的发光性能。此外,在150°C高温下,其发射峰强度仍能维持初始温度(25°C)下的94%,同时展现出一个轻微的色坐标偏移(3.29‰),表明LAO:0.30Mn2+荧光粉还具备优异的热稳定性。最后,基于绿色荧光粉LAO:0.30Mn2+、商用红色荧光粉K2TiF6:Mn4+和450nm蓝色InGaN芯片制备的LED器件可以发出明亮的白光,相应的相关色温(CCT)为5464K,色域值达到了124%NTSC。这些结果表明,LAO:0.30Mn2+荧光粉作为绿光组分在宽色域LCD背光应用中具有较大的潜力。

该工作得到了国家自然科学基金及实验室自主部署项目的联合支持,相关研究成果以“A highly Mn2+-doped narrowband green phosphor toward wide color-gamut display applications”为题发表在Inorganic Chemistry Frontiers (DOI: 10.1039/d3qi02182c)上。 

文章链接:https://doi.org/10.1039/D3QI02182C



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