W niniejszym projekcie proponujemy wytworzenie nowej generacji luminoforów opartych na domieszkowanych jonami Ce^3+, Eu³⁺ i Mn²⁺ mieszanych granatach {Gd,Y}₃[Al,Ga]₂(Ga,Al)₃O₁₂ i {Tb,Gd}₃[Al,Ga]₂(Ga,Al)₃O₁₂ w postaci ceramiki, warstw epitaksjalnych lub struktur hybrydowych typu warstwa-podłoże, osadzonych na podłożach granatów Y₃Al₅O₁₂ (YAG) oraz YAG:Ce, jako konwertorów fotoluminescencyjnych WLED. Takie typy konwertorów są wyjątkowo przydatne do produkcji WLED wysokiej mocy (Rys.1). Mianowicie, ceramika lub struktury epitaksjalne granatów wielkich rozmiarów o średnicach do 2-3 cali z bardzo jednorodną warstwą mogą być zastosowane do produkcji dużej ilości konwertorów z identycznymi właściwościami optycznymi. Zastosowanie granatów YAG i YAG:Ce, jako podłóż, jest tutaj także bardzo korzystne, ponieważ materiały tego typu są szeroko stosowane do krystalizacji metodą epitaksji z cieczy oraz stosowane jako materiały laserowe i katodoluminescencyjne. Z tego powodu są one łatwo dostępne w postaci dużych kryształów lub nawet polerowanych podłóż, gotowych do przeprowadzenia epitaksji z cieczy.

W celu realizacji takiego podejścia w produkcji WLED, w początkowej fazie projektu musi być opracowana technologia otrzymania proszków oraz przezroczystej lub pól przezroczystej ceramiki na basie w/w mieszanych granatów. Równolegle zostanie opracowana metoda epitaksjalnego wzrostu stosunkowo grubych (do 100 mikronów) warstw krystalicznych mieszanych granatów {Gd,Y}₃[Al,Ga]₂(Ga,Al)₃O₁₂ i {Tb,Gd}₃[Al,Ga]₂(Ga,Al)₃O₁₂ na podłożach YAG lub YAG:Ce. Innowacyjność naszego projektu polega na wytworzeniu warstwowych konwertorów przy zastosowaniu metody epitaksji z cieczy. Metoda LPE została wybrana przez nas w celu realizacji tego zadania, ponieważ pozwala ona na otrzymanie zadanej grubości warstw przy zachowaniu ich bardzo wysokiej jednorodności i jakości optycznej. Jednak, wytworzenie warstw mieszanych granatów na podłożach YAG lub YAG:Ce nie jest zadaniem prostym z powodu przewidywalnej bardzo dużej różnicy (do kilku procent) pomiędzy stałymi sieci warstwy i podłoża oraz różnic w współczynnikach segregacji rożnych kationów wymienionych mieszanych granatów w procesie krystalizacji metodą LPE.

Pomimo powyższych trudności autorzy projektu udowodnili wcześniej możliwość krystalizacji hetero-epitaksjalnej warstw granatów LuAG oraz TbAG na podłożach YAG lub innych granatów przy bardzo dużym niedopasowaniu stałych sieci warstwy i podłoża. Jednak, do dzisiaj nie zostało opracowane ogólne podejście do przewidywania możliwości krystalizacji warstw metodą LPE w oparciu o wiedzę o różnicach w strukturach krystalicznych oraz stałych sieci materiałów warstwy i podłoża. Oprócz tych parametrów, bardzo dużo innych czynników, takich jak właściwości mechaniczne warstwy i podłoża, potencjały chemiczne kationów sieci i topnika oraz energii generowania dyslokacji rożnego rodzaju mogą mieć istotny wpływ i odgrywać bardzo ważną rolę w procesie krystalizacji warstw. Dlatego tylko doświadczalne badania mogą udowodnić możliwość wzrostu warstw w wypadku dużej różnicy w stałych sieci warstwy i podłoża nawet w przypadku krystalizacji materiałów o tej samej strukturze krystalicznej.

Zespół autorów projektu planuje wykonanie tego typu badań w celu uzyskania nowego typu konwertorów luminescencyjnych WLED na basie ceramiki, warstw mono- lub polikrystalicznych oraz struktur hybrydowych typu „warstwa - podłoże” na bazie domieszkowanych jonami Ce³⁺ , Eu³⁺ i Mn²⁺ mieszanych granatów, krystalizowanych metodą LPE na podłożach YAG i YAG:Ce, co może okazać się dużym osiągnięciem nawet w skali światowej w dziedzinie wytwarzania materiałó1) luminescencyjnych metodą LPE.