等离子体辅助原子层沉积氧化铝包覆LED荧光粉的研究

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随着白光发光二极管(LED)被大范围普及应用,白光LED用荧光粉的不稳定性和较短的寿命成为制约其发展的瓶颈。目前市面上许多荧光粉,尤其是红、绿色荧光粉,都存在耐湿性差、对环境变化敏感等问题。本论文采用振动式流化床设备,通过原子层沉积技术,以三甲基铝(TMA)作前驱体,水或者氧等离子体作为氧化剂,分别在硅基氮化物荧光粉和硅酸盐荧光粉表面包覆超薄氧化铝薄膜,以期达到提高荧光粉抗潮湿,高稳定性的目的。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能谱分析、傅立叶红外光谱仪、Zeta电位仪、瞬态稳态荧光光谱仪、pH计等仪器对热原子层沉积(T-ALD)和等离子体辅助原子层沉积(PA-ALD)包覆粉末后的表面形貌、保形性、薄膜成分、粉末分散性、发光性能、耐水性、热稳定性等性能都进行测试和表征,并对包覆后荧光粉后的性能进行了比较,得到了如下结论:(1)振动式流化床T-ALD和PA-ALD在粉末表面可以实现高保形性沉积氧化铝薄膜,氧化铝生长速率分别约为0.1nm/cycle和0.15nm/cycle;(2)在T-ALD和PA-ALD包覆分别为500和400周期时,能较好提高荧光粉的阻湿性能。其中PA-ALD的阻水效果优于T-ALD,包覆后的粉末在水中pH值测量时,几乎保持不变;(3)氧化铝的包覆对粉末发光强度影响不大,但会影响荧光粉的色温。特别是T-ALD工艺,导致其色温升高;(4)T-ALD和PA-ALD Al2O3包覆荧光粉可以提升荧光粉热稳定性。
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