Ученые Томского политеха разработали импортозамещающую технологию производства излучающих материалов для светодиодов

Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-73-00108. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Materials (Q2; IF: 3,748). 

Люминофоры — это порошкообразные компоненты, преобразующие поглощенную ими световую, механическую и тепловую энергии в световое излучение. Они широко применяются в фотонике, в частности, для изготовления люминесцентных ламп, светодиодов, индикаторов излучения и других приборов. В настоящий момент перед российской наукой стоит задача разработки технологий получения люминофоров, которые смогли бы заменить зарубежные аналоги. При этом применяемые сегодня методы синтеза имеют ряд недостатков, такие как остающиеся в люминофоре исходные и промежуточные продукты синтеза, неоднородность структуры исходных компонентов.

Исследователи Томского политеха предложили принципиально новый экспрессный метод получения иттрий-алюминиевого граната, легированного ионами церия — наиболее распространенной люминесцентной керамики для изготовления белых светодиодов. Материалы на основе иттрий-алюминиевого граната высокотехнологичны, обладают высокой устойчивостью к различным внешним воздействиям, в том числе механическим, термическим, химическим и радиационным.

Особенность метода заключается в применении высокоэнергетического электронного пучка. Мы синтезируем гранат из смеси оксида иттрия, оксида алюминия и добавки в виде оксида церия, взятых в стехиометрическом соотношении. Эта смесь подвергается мощному воздействию потока электронов, что приводит к радиолизу — распаду оксидов на ионы и последующему их соединению, в результате чего синтезируется иттрий-алюминиевый гранат. Технология позволяет за одну секунду получить 10-20 грамм нового вещества. Это самый быстрый метод его получения из всех существующих,

В ходе исследования ученые изучили структуру и люминесцентные свойства керамических образцов, а также влияние параметров электронного пучка и морфологического состава компонентов на конечный результат. Это необходимо для того, чтобы синтезировать новые типы люминесцентной керамики на основе разработанных технологических условий.

«Технология позволяет спекать разные вещества, оперативно меняя состав компонентов. Это дает возможность синтезировать керамику сложного состава и выяснять закономерности влияния содержания различных компонентов на свойства конечного продукта. Мы планируем развивать это направление исследований в сторону разработки высокоэффективных универсальных технологий радиационного синтеза материалов на основе тугоплавких соединений. Сейчас перед нами стоит задача получения типовых, традиционных материалов с максимально высоким квантовым и световым выходом люминесценции, управляемым спектральным составом излучения», — говорит Елена Полисадова.

Политехники уже начали работу по синтезу сложных составов на основе оксида галлия и оксида алюминия. Это позволит получать перспективные материалы для нового поколения электроники.

Источник: Служба новостей ТПУ