Luminescentie van s2-ionen voor LED toepassingen

Groep: Lumilab

Promotoren: Prof. Philippe Smet, Prof. Dirk Poelman

Begeleiding: Jonas Joos

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contact-gegevens opvragen door op de naam te klikken)

Projectbeschrijving

Licht uitstralende diodes of leds maken de laatste jaren een spectaculaire opmars als lichtbron, zowel voor verlichtingstoepassingen als in beeldschermen, zoals het achtergrondlicht van vloeibaar-kristalschermen (LCD). In deze toepassingen worden bijna uitsluitend witte leds gebruikt. Toch is het onmogelijk om met pn-juncties rechtstreeks wit licht te maken, aangezien dit monochromatische lichtbronnen zijn. Om witte leds te fabriceren, wordt een blauw stralende diode gecombineerd met één of meerdere fosforen. Deze fosforen (die naast hun naam niks gemeenschappelijk hebben met het element fosfor) zetten een gedeelte van het blauwe ‘pomplicht’ om in groen, geel en rood licht. Deze verschillende bijdragen combineren tot wit licht. Fosforen, die het onderwerp zijn van deze studie, bestaan uit een anorganisch gastkristal dat gedoteerd wordt met vreemde ionen. Deze ionen zijn activator voor de luminescentie en zorgen dus voor de bijzondere optische eigenschappen van deze materialen. De fosforen in huidige toepassingen  (zie foto hieronder) zijn quasi uitsluitend gebaseerd op lanthanide-onzuiverheden, veelal europium of cerium. Lanthaniden zijn echter zeer moeilijk te ontginnen en op te zuiveren. Deze vervuilende industrie is bovendien gemonopoliseerd door China waardoor de reeds hoge prijs ook in de toekomst zal blijven stijgen. Het is daarom van groot belang om op zoek te gaan naar alternatieve, beter beschikbare optische dopanten. Een klasse van ionen die de lanthaniden in fosforen mogelijk kunnen vervangen, zijn s2-ionen. Hierbij wordt de luminescentie veroorzaakt door een elektronische ns2 → nsnp transitie. Voorbeelden zijn Sb3+,  Sn2+, Pb2+, Bi3+, …

Het potentieel van s2-dopanten zal worden onderzocht door ze in verschillende soorten gastmaterialen (nitrides, sulfides, oxides,…) te brengen.Na de synthese worden de optische (emissie- en excitatiespectrum, vervaldynamica, invloed van temperatuur, … ) en structurele (kristallografie, samenstelling) eigenschappen van de fosforen grondig gekarakteriseerd. Deze experimentele studie moet de nodige input geven voor het opstellen van energieschema’s van de dopant in het gastmateriaal. Deze energieschema’s moeten toelaten om de eigenschappen van nog te maken dopant-gastrooster combinaties te voorspellen.  Ten slotte worden de ontwikkelde fosforen gevalideerd voor hun geschiktheid in ledtoepassingen.

thesisLL3.png

Locatie: De Sterre, gebouw S1