LED用发光材料的光谱和热稳定性决定了白光LED器件的色温、显色指数和稳定性。随着人们生活水平的提高，对高质量照明和显示用LED器件提出了更高的性能要求，而高性能发光材料的研发成为其中的关键所在。
近日，聊城大学材料科学与工程学院新型发光材料团队在Chemical Engineering Journal（中科院1区、TOP期刊，2023年最新影响因子为15.1 ）发表了题为Defect regulation of a distinctive synthetic Eu2+-doped SiAlON S-phase towards controllable spectra and thermal quenching for white-light-emitting diode的学术研究论文。
本文成功在SiAlON家族的BaAlSi5O2N7材料中实现了对晶格氧空位的有效调控，从而有效调控了材料的发射光谱和热稳定性，最终获得了一种具有优异热稳定性的宽带黄色发光材料。
晶格中的氧空位缺陷在能带中形成的缺陷能级一般位于导带底附近，可能会起到明显的电子陷阱作用。这种电子陷阱可以捕获发光中心被激发后的电子，随着温度的升高，被捕获的电子在声子的作用下返回发光中心的激发态能级，弥补材料由于热猝灭现象引起的强度损失。
同时，氧空位在部分材料中可以作为发光中心，其发光能量约为2.5 eV。因此，对晶格中氧空位的有效调控不仅能够有效提高材料的热稳定性，也可以对材料的发射光谱起到调控的作用。
本文通过设计原料中AlN和Si3N4的比例，成功通过高温固相法制备了具有大量本征氧空位的BaAlSi5O2N7：Eu2+发光材料。并通过调控AlN和Si3N4的比例，制备了一系列相同结构的固溶体发光材料BaAl1+ySi5-yO2-y/2N7：Eu2+发光材料。
结果表明，随着晶格中Al/N比的逐渐增大，BaAl1Si5O2N7：Eu2+晶格中的氧空位缺陷逐渐减少，使得材料的发射光谱整体向长波长方向进行展宽的同时，其在200℃的发光强度由室温强度的130%调控至100%左右。
本研究探索的缺陷调控方法为LED发光材料的性能调控提供了有效的参考，有助于高性能发光材料的研发工作。
聊城大学新型发光材料团队的耿婉莹和周旭峰老师为该论文的第一作者、通信作者和共同通信作者，聊城大学为唯一署名单位。此项研究工作得到国家自然科学基金的支持。（来源：聊城大学材料科学与工程学院）
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