LED用發(fā)光材料的光譜和熱穩(wěn)定性決定了白光LED器件的色溫、顯色指數和穩(wěn)定性。隨著人們生活水平的提高，對高質量照明和顯示用LED器件提出了更高的性能要求，而高性能發(fā)光材料的研發(fā)成為其中的關鍵所在。

近日，聊城大學材料科學與工程學院新型發(fā)光材料團隊在Chemical Engineering Journal（中科院1區(qū)、TOP期刊，2023年最新影響因子為15.1 ）發(fā)表了題為Defect regulation of a distinctive synthetic Eu2+-doped SiAlON S-phase towards controllable spectra and thermal quenching for white-light-emitting diode的學術研究論文。

本文成功在SiAlON家族的BaAlSi5O2N7材料中實現了對晶格氧空位的有效調控，從而有效調控了材料的發(fā)射光譜和熱穩(wěn)定性，最終獲得了一種具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性的寬帶黃色發(fā)光材料。

晶格中的氧空位缺陷在能帶中形成的缺陷能級一般位于導帶底附近，可能會起到明顯的電子陷阱作用。這種電子陷阱可以捕獲發(fā)光中心被激發(fā)后的電子，隨著溫度的升高，被捕獲的電子在聲子的作用下返回發(fā)光中心的激發(fā)態(tài)能級，彌補材料由于熱猝滅現象引起的強度損失。

同時，氧空位在部分材料中可以作為發(fā)光中心，其發(fā)光能量約為2.5 eV。因此，對晶格中氧空位的有效調控不僅能夠有效提高材料的熱穩(wěn)定性，也可以對材料的發(fā)射光譜起到調控的作用。

本文通過設計原料中AlN和Si3N4的比例，成功通過高溫固相法制備了具有大量本征氧空位的BaAlSi5O2N7：Eu2+發(fā)光材料。并通過調控AlN和Si3N4的比例，制備了一系列相同結構的固溶體發(fā)光材料BaAl1+ySi5-yO2-y/2N7：Eu2+發(fā)光材料。

結果表明，隨著晶格中Al/N比的逐漸增大，BaAl1Si5O2N7：Eu2+晶格中的氧空位缺陷逐漸減少，使得材料的發(fā)射光譜整體向長波長方向進行展寬的同時，其在200℃的發(fā)光強度由室溫強度的130%調控至100%左右。

本研究探索的缺陷調控方法為LED發(fā)光材料的性能調控提供了有效的參考，有助于高性能發(fā)光材料的研發(fā)工作。

聊城大學新型發(fā)光材料團隊的耿婉瑩和周旭峰老師為該論文的第一作者、通信作者和共同通信作者，聊城大學為唯一署名單位。此項研究工作得到國家自然科學基金的支持。（來源：聊城大學材料科學與工程學院）

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