[發明專利]用于白光LED的多種銻酸鹽熒光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910045116.6
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101475802A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 黃富強;夏玉娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C09K9/00
• 分類號: C09K9/00;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及可用于白光LED(發光二極管)的多種銻酸鹽熒光粉材料及 其制備方法。所述的材料為電光照明材料，屬熒光材料領域。

背景技術

固體白光照明(Solid?State?Lighting，SSL)是指利用半導體發光二極管 (Light?Emitting?Diode，LED)產生白光，作為普通照明光源的技術。與真空管 白熾燈、充汞熒光燈不同，它是一種全新的照明方式，具有發熱量低、耗電 量小、壽命長、反應快、體積小可平面封裝等優點，被稱為21世紀最有價值 的新光源。其具有廣闊的市場和應用前景，目前世界各國紛紛制定了發展計 劃。

目前發出白光的方式主要可分成兩種，一種是單晶型，這種方式與日光燈 的發光方式一樣，就是把藍光芯片加上黃色熒光粉或紫外光(或近紫外光) 芯片加上RGB(紅、綠、藍)三波長熒光粉來產生白光。另一種是多晶型， 即利用互補的2色或3原色做混光而形成白光。單晶型在驅動回路的設計上 較為容易，成本低，因此是目前的主流方式，被廣泛研究。目前商業化的白 光LED是發射460nm的InGaN管芯與發射黃光的YAG:Ce組成的。該方式 工藝簡單，成本較低，但該專利被日本Nichia公司壟斷，且存在著顯色性差、 色溫偏高、缺少紅色成分的缺點，需要加入可被藍光激發的紅色熒光粉來改 善性能。此外，紫外LED(或近紫外LED)加能被其激發的紅、綠、藍熒光 粉的方式被認為是較理想的方式。其優點是白點僅取決于熒光粉(對LED 芯片性能變化的容忍性高)，顯色性好，能夠得到高質量的白光。但該方式也 存在熒光粉轉換效率低的問題。合成具有良好發光特性、化學性質穩定、成 本低的新型LED用熒光粉對實現高亮度的白光LED至關重要。為了突破 Nichia公司的專利壟斷，分享照明革命帶來的巨大經濟利益，世界上眾多研 究者投入了大量資源開發新型藍光轉換熒光粉(激發波長450～490nm)、紫 外轉換型熒光粉(激發波長200～350nm)和近紫外轉換熒光粉(激發波長 350～450nm)。但這些相關專利除了少量掌握在國內企業手里外，大部分都 為發達國家掌握，我們急需開發自主知識產權的白光LED用熒光粉。

綜上所述，尋找良好的基質材料進而制備發光性能優異的LED用熒光材 料具有重大的科學和現實意義。

發明內容

本發明的目的在于提供多種可用于白光LED的銻酸鹽熒光材料及其制備 方法。發明的構思為：

1、基質材料的選擇：目前人們廣泛研究的熒光粉體系大多集中在磷酸鹽 (如稀土激活的磷酸鑭)、硼酸鹽(如(Y，Gd)BO₃:Eu紅粉)、鋁酸鹽(如 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu藍粉)、硅酸鹽(如Zn₂SiO₄:Mn綠粉)、氧化物(如紅色熒 光粉Y₂O₃:Eu)等。人們對銻酸鹽材料的研究報道還比較少。銻酸鹽材料種 類繁多，結構各異，構成了一個寬帶隙半導體大家族。且其價格低廉，是潛 在的優良發光基質材料。從發光材料設計出發，很值得對其開展研究工作。 雙鈣鈦礦結構的M₂LnSbO₆(M＝Ca，Sr，Ba；Ln＝Sc、Y和稀土元素)(A₂BB’O₆型化合物)因在超導、巨磁阻、室溫磁電阻材料等方面有著重要應用，近年 已成為材料科學的重要發展方向。作為發光基質材料，其陽離子電荷、半徑、 排列方式具有多樣性。這充分保證了激活劑離子選擇的多樣性，進而可以實 現我們所預期的各色發光。

2、激活劑離子的選擇：過渡金屬，稀土元素或具有s²構型的類Tl離子在 發光領域均有重要的應用。其發光性質強烈依賴于基質晶格。通過為其選擇 合適的基質材料，調節其配位晶體場，可調節其發光顏色，得到預期的可見 光發射。這三類發光中心離子和M₂LnSbO₆(M＝Ca，Sr，Ba；Ln＝Sc、Y和稀 土元素)中相應陽離子的半徑，電荷差異不大，可以很容易的進入基質晶格， 實現高的摻雜量和強的發光。

根據本發明，作為發光體的熒光銻酸鹽示例如下：