《Sci Rep》：可用于下一代照明设备的低成本高性能白光发射碳点！

近年来，量子点（QDs）在白光发光二极管（wled）中得到了广泛的应用，对高显色率的wled的需求也越来越大。量子点WLED使用不同颜色（红色、蓝色、绿色）发射量子点以获得白光。由于自吸收损耗和量子点退化，使用不同颜色发射量子点会影响白光纯度，从长远来看会影响WLEDs的显色指数（CRI）。

在本文中，来自印度的学者作者报道了低成本、环境友好、空气合成的单系统白光发射碳点（CDs），在胶体状态下，其宽发射带宽为116–143 nm，量子产率（QY）~5–13%。此外，还制备了碳点聚合物荧光粉（CD-PDMS荧光粉），其在紫外光照射下发射白光，在固态下的记录发射带宽为~154nm和QY~16%。这项工作将为基于CD荧光粉的WLED在照明系统中的应用奠定基础。相关论文以题目为“Excellent color rendering index single system white light emitting carbon dots for next generation lighting devices”发表在Scientific Reports期刊上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41598-021-91074-w

白光发光二极管是全球人工照明系统的主要组成部分。商用白色LED使用黄色发光的掺铈钇铝石榴石（Ce:YAG）无机磷光体涂覆在蓝色发光的氮化铟镓（InGaN）芯片上，或使用RGBLED（RGB–红色+蓝色+绿色）产生白光。尽管基于Ce:YAG黄色荧光粉的WLEDs显示出最小的损耗和高发光效率，但它们在发射光谱中表现出较差的红色发射光谱成分，这降低了WLEDs的CRI值。此外，这些磷光体是在高反应温度下使用非常昂贵的前体制造的，这限制了它们在人工照明设备中的应用。

此外，这些磷光体的发射带宽范围为20至60 nm，这种窄发射带宽影响产生的白光质量，进一步影响所制备的WLED的CRI。CRI测量光源与理想光源（太阳光）相比显示物体实际颜色的能力。高CRI通常是人工光源产生高质量白光的理想特性。CRI>80的WLED被视为良好的人工光源，而CRI>90的WLED被视为人工照明系统的最佳光源。尽管基于RGB的WLED具有高CRI，但它们往往是更昂贵的替代品，具有更高的再吸收损耗，影响其发光效率。这种灯效率参数的不足为开发用于WLED制造的紫外芯片上涂覆有红色、绿色和蓝色发射点的量子点（QD）三色荧光材料铺平了道路。

迄今为止，已经报道了用于WLED应用的基于CdSe-ZnSe量子点、CdTe量子点、CdSe/CdS/ZnS量子点、CuInS量子点、CuInS2/ZnS量子点、InP/ZnS量子点、CdSe/ZnS量子点、Cu掺杂ZnInS/ZnS量子点的QD三色荧光粉。虽然量子点荧光粉在发光强度、颜色可调性和能量消耗方面具有许多优势，但这些量子点荧光粉大多涉及使用有毒材料，如镉、硒、碲等，这限制了它们的应用。此外，由这些三色QD磷光体制成的WLED会遭受QD的退化（这是由于暴露在开放大气中的光氧化、热或氧化或自聚集导致的材料劣化）以及由于大尺寸分布而导致的再吸收损失。量子点的这些再吸收损耗和退化降低了基于量子点的WLED的CRI和整体器件效率。（文：爱新觉罗星）

图1。（a）使用柠檬酸作为碳前体合成裸CDs（b）使用柠檬酸合成SFCDs的示意图（c） CD和（d） SFCD在紫外线照射下显示白光发射。

图2。（a）裸CD（b）SFCd的高分辨率TEM图像（c）显示六角形晶体结构的CD高倍图像。（d）裸CDs（e）SFCd的HRTEM图像。（f） 裸CD的拉曼光谱在1302厘米处显示石墨结构的D和G带。

图3。（a） CD-WLED的制作示意图。（b） 显示制作的CD聚合物荧光粉的CIE颜色坐标。（c） 可见光和紫外光照明下的CD聚合物（d）聚合物涂层UV-LED的初步演示（e）吸收光谱和（f）发射光谱。