Группа российских и китайских исследователей разработала новый метод производства люминесцентных материалов, проведя демонстрацию его работы с соединением алюмосиликата натрия ортокремниевой кислоты (NaAlSiO4:Eu,Li).
Основные выводы исследования опубликованы в научном журнале Ассоциации по развитию науки США .
В 1960-х годах появились первые светодиоды. Появление синих и белых диодов в конце 1990-х — начале 2000-х, а также постоянное снижение их цены привлекли внимание крупных производителей к этому необычному источнику света.
Светодиоды применяют в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов разных приборов, включая смартфоны. Использование светодиодов основных цветов (красного, синего и зеленого) дает возможность создавать дисплеи для вывода полноцветной графики и анимации.
Светодиоды потребляют меньше электроэнергии, живут дольше, чем люминесцентные лампы (в 6-8 раз), и их просто собирать.
Энергоэффективность освещения помещений важна, но необходимо получить именно белый свет. Близость белого света к солнечному выражается индексом цветопередачи Ri. Физики стремятся получить белый свет, смешивая различные цвета, например желтый и синий. Чем ближе получившееся излучение к солнечному свету, тем ближе Ri к 100, тем приятнее этот свет глазу.
Светодиоды подходят для выращивания сельскохозяйственных культур. Для растений важно соотношение красного и инфракрасного излучения, а также специфический профиль поглощаемого излучения, который разный у каждого растения. Благодаря светодиодам этот профиль можно реализовать с высокой точностью, достигая при этом большой урожайности, — рассказал Максим Молокеев, доцент кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ, один из авторов исследования.
Цветные светодиоды применяют в качестве точек на экранах, например, телевизорах. Излучение таких светодиодов предъявляет повышенные требования: узкую полуширину излучения и высокую температурную стабильность.
«Ищем соединения, которые обладают высокой энергоэффективностью, желаемым цветом и термостабильностью,— отметил Молокеев.— В существующих соединениях часть этих характеристик невысока. Пытаемся компенсировать это структурными изменениями для получения конкурентоспособного материала для рынка белых светодиодов».
Ученые выдвинули новую концепцию производства люминесцирующего вещества, подтвердив её работоспособность с примером соединения NaAlSiO. 4Способ основан на добавлении к исходному веществу ионов европия, обеспечивающих люминесценцию, и ионов лития.
Цвет люминесценции можно изменять путём модификации концентрации и распределения Eu2+/Eu3+ в материале. За счёт лития также возможно регулирование термостабильности материала.
Считаем, что данное знание важно не только для фундаментальных исследований, но и для технического применения в производстве современных устройств с использованием светодиодов, – сказал Максим Молокеев.
