[發明專利]一種光色可調熒光粉、熒光薄膜及制備方法和應用

無效

• 申請號: 200910046433.X
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN101555405A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 余錫賓;楊廣乾;王維瑛;楊緒勇
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: C09K11/56
• 分類號: C09K11/56;C08J5/18;C08L33/10;C08K3/30;C08F2/44;C08F120/14;H01L33/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及發光材料領域，具體公開了一種能被寬帶紫外或藍紫光激發、且 光色可調的熒光材料及制備方法。

背景技術

近年來，白光LEDs照明正經歷著一場席卷全球的革命。半導體LED照明作 為第三代光源，發光效率是白熾燈的10倍，壽命是白熾燈的100倍。以其節能、 高可靠性、無汞等無以代替的優勢，已經滲透進我們的生活，并將在一個不長的 時期內成為照明的主流。

目前白光LEDs的實現方案主要為藍光或藍紫光的芯片與黃光熒光體組合， 典型產品的參數和發光光譜如下：電流20mA，電壓3.0～3.5V，亮度～1500mcd， 色溫6400K～10000K，色坐標x＝0.298～0.315，y＝0.294～0.330，顯色指數 Ra＝50～65。其組合的發射光譜中紅色部分較少，故產品的顯色指數低，不能實 現暖白光。高端白光LEDs至少要具備三基色，才能使發射光譜實現可見光區域 范圍內的全覆蓋。由于白光LEDs光效和顯色性的原因，目前的應用主要集中在 LCD背光、便攜式照明、信息顯示。所以，白光LEDs具有很大的發展空間，也 面臨嚴峻的技術挑戰。

ZnO是重要的半導體材料，在大氣中不容易被氧化，具有很高的化學和熱穩 定性，激子束縛能大(激子束縛能為60meV，是ZnSe和GaN基材料的3倍)， 禁帶寬度約為3.36eV，室溫下不易被熱激發，容易實現受激發射，允許激子高 溫下復合，是制作與激子相關的光學器件中最有希望的材料。同時，ZnO晶體內 部的晶格缺陷或者是摻雜的雜質對它的電學和光學性質產生巨大的影響。ZnO晶 體內的晶格缺陷例如氧缺陷、鋅缺陷、鋅間隙、氧反替位等可以導致400～730nm 的可見發射。因此，ZnO摻雜制備白光LED用發光材料的研究引起了科學界的 高度重視。

由于鎘、硫元素與鋅和氧元素的電負性、晶體結構等幾乎相同，鎘、硫的摻 雜很可能造成ZnO的晶格缺陷，引起ZnO體系的光電性質發生明顯的改變。但 是，鎘的離子半徑、穩定性與生長溫度之間存在明顯的差異，在ZnO的制備過程 中，鎘的摻雜是很困難的。如何使用簡單制備方法使鎘元素能夠有效共摻雜進入 氧化鋅的晶格，得到寬帶紫外或藍紫光激發的光色可調熒光粉/薄膜，適應白光 LEDs照明及其它發光器件的需要是目前科技界亟需解決的一個難題。

本發明的目的就是要解決白光LEDs光效和顯色性的難題，提出了一種新的 白光方案：藍紫光LED+紅綠黃三色熒光粉，發射光譜涵蓋全部可見光區。通 過熒光粉比例的調整，使得LED的色溫在2000～10000的范圍內可調，實現高 顯色性。同時通過熒光粉涂敷技術與制粉技術的匹配，使發光效率得到優化，實 現高亮度高顯色指數發光。

發明內容

本發明旨在提供一種光色可調熒光粉，能被寬帶紫外或藍紫光激發。

發明第二個目的在于提供利用上述熒光粉制備的光色可調熒光薄膜。

本發明還提供了上述熒光粉和熒光薄膜的制備方法。

本發明的目的還在于將上述熒光粉和熒光薄膜應用于白光LEDs發光器件。

為達到上述發明目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種光色可調熒光粉，其組成通式為ZnCd_xO_(1+x):S_y，其中x、y和z均為 摩爾數，x＝0.01～1，y＝0.0001～0.01。這種熒光粉可在寬帶紫外或藍紫光下激 發。

上述寬帶紫外或藍紫光激發的光色可調熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

1)將鎘源與鋅源在室溫下進行研磨15～30分鐘，即得前驅物，其中：鋅源 中鋅元素與鎘源中鎘元素的摩爾比為1∶(0.01～1)；

2)將上述前驅物在空氣的條件下，于650～850℃燒結1～4小時。

將所得到的燒結物進行研磨、洗滌，干燥。

所述鎘源選自氯化鎘、氯化鎘、硫化鎘、氧化鎘、硫酸鎘、硫化鎘與助熔劑 的混合物、氧化鎘與助熔劑的混合物或硫酸鎘與助熔劑的混合物；優選氯化鎘。 其中，助熔劑優選氯化銨，氯化銨與硫化鎘、氧化鎘或硫酸鎘的摩爾比為(1～3)∶1。

所述鋅源可選用硫化鋅，或單質硫與氧化鋅的混合物，或單質硫與醋酸鋅的 混合物，其中：單質硫與氧化鋅或醋酸鋅的摩爾比為1∶0.8～1.2。

所得產物中鋅元素和鎘元素的摩爾比由鋅源中鋅元素與鎘源中鎘元素摩爾比 確定。