文档介绍：中南民族大学
硕士学位论文
白光LED用红色荧光粉的制备及其发光性能的研究
姓名:付强
申请学位级别:硕士
专业:@
指导教师:陈栋华
20100501
中南民族大学硕士学位论文
第 1 章绪论
前言
20 世纪 70-80 年代,全球面临能源危机、环境恶化等严重问题,节约能源,
保护全球环境即成为全人类的共识。1991 年美国环保局(EPA)首先提出实施“绿
色照明(Green Lights)”和推进“绿色照明工程(Green Lights Program)”
的概念,很快得到联合国的支持和许多发达国家和发展中国家的重视,积极采取
相应的政策和技术措施,推进绿色照明工程的实施和发展。1993 年我国国家经
贸委开始启动中国绿色照明工程,并于 1996 年正式列入国家计划[1]。“中国绿
色照明工程”是国家经贸委会同国家计委、科技部、建设部、原国家质量技术监
督局等 13 个部门,在“九五”期间共同组织实施的一项旨在节约电能,保护环
境,改善照明质量的重点节能示范工程。节能和环保成为 21 世纪绿色照明的两
大主题。
1996 年日亚化学公司成功推出白光 LED(light-emitting diode)即发光二极
管[2],半导体发光二极管固体照明以其使用电压低、光效高、适用性广、稳定性
好、对环境友好、颜色可调等优点,被喻为新一代照明光源[3]。LED 光源与白炽
钨丝灯泡及荧光灯等传统光源相比,其最吸引世界目光的就是 LED 节能和环保的
特性,它具有固体化、体积小、发光效率高、寿命长、操作反应及启动反应快、
不易破损、驱动电路设计简单、生产成本低、耗电量低、且无辐射与无水银等有
毒物的污染。因此,得到了全球科学界和产业界的广泛重视,各国纷纷把 LED
产业的发展纳入国家发展战略中。近年来,美国、韩国、日本、欧盟等许多发达
国家都相继推出国家半导体 LED 照明计划,投资大量的人力、物力进行研发[4]。
美国能源部设立了由国家重点实验室、公司和大学参加的“半导体照明国家研究
项目”[5],欧盟各国积极合作制定用于研发 LED 的“彩虹计划”[6]。与此同时,
美国通用电气公司、荷兰飞利浦公司、德国欧司朗公司等世界三大照明公司纷纷
与半导体公司合作,组建半导体照明公司。中国台湾制定的“次世纪照明光源开
发计划”,由 14 个企业、研究机构、大学组成,共同研究芯片加工、封装、应用、
降低成本和提高 LED 转换效率,建立信息平台和测试平台。我国政府对于研发
高发光效率的 LED 高度重视,给予大量资金资助研发单位,研发单位主要有北
京大学、清华大学、中科院半导体所、北京有色金属研究院、中山大学、武汉光
电实验室等。
举世瞩目的 2008 年北京奥运会和 2010 年上海世博会都不约而同地以围绕绿
色节能为主题,北京奥运会是奥运史上首次大规模使用半导体 LED 照明技术。据
1
白光 LED 用红色荧光粉的制备及其发光性能的研究
官方统计,北京奥运会总共包括 36 个比赛场馆,其照明产品需求在 5 亿元左右,
这还不包括奥运村、奥运花园等其他公共照明设施市场。“奥运五环”标志一共
用了 4 万多个高级二极管,组成了一个 36 米× 米的巨型五环,“鸟巢”里
除了顶棚上零散地镶着照明灯以外,四处都有照明灯分布,有的灯还是用绳索悬
在半空,“鸟巢”照明晚上如同白昼。上海市政府为筹办世博会制定了推动半导
体照明产业发展、推广半导体照明应用发展的相关政策、措施,大力支持 LED 照
明在世博会上广泛应用。LED 照明在奥运会和世博会的运用将使中国 LED 照明产
业在 2010 年后迎来新的发展高峰。
发光二极管的研究现状
发光二极管其英文名字为:Light emitting diode,简称(LED),是一种在低压
直流电(3~5 V)的激发下能够发射近紫外光或可见光的半导体电子器件。它的核
心部分是由 P 型半导体和 n 型半导体组成的芯片,在半导体 p-n 结合部有一发
光层,当注入电流时发出可见光、红外光、紫外光。
第一支发光二极管诞生于 1962 年,是发红光的磷砷化镓(GaAsP)半导体化合
物,其流明效率比较低。全球第一款商用化发光二极管诞生于 1965 年,它是用
锗材料制成的可发出红光的 LED。1968 年,LED 的研发取得了突破性进展,利
用氮掺杂工艺提高了 GaAsP 器件的流明效率,并能够发出红光、橙光和黄色光。
1994 年,日本科学家 GaN 基片上研制出了第一只蓝色发光二极
管[7],由此引发了对 Ga