[發(fā)明專利]一種堿土金屬硅酸鹽熒光材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110346758.7
• 申請日: 2011-11-06
• 公開（公告）號: CN102433120A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉泉林;邊柳;杜飛飛;周天亮;楊建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學
• 主分類號: C09K11/79
• 分類號: C09K11/79
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及紫外到藍光寬譜激發(fā)的稀土摻雜的堿土金屬硅酸鹽熒光材料，及其制備方法。

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背景技術(shù)

白光LEDs具有低電壓、低能耗、長壽命、高可靠性、易維護等優(yōu)點，符合節(jié)能與環(huán)保的要求。隨著亮度增加和價格降低，白光LED在通用照明領(lǐng)域的市場潛力越來越大。目前生產(chǎn)制造白光LED的主流方式是用藍光芯片加黃色熒光材料。目前已商品化的產(chǎn)品僅有二波長藍光單晶片加上YAG黃色熒光材料，?此類白光LED由于缺乏紅色及綠色的成分造成顯色指數(shù)低，及色溫偏高等不足。而目前改進的方法主要有兩種，一種是加入紅色和綠色藍光激發(fā)的熒光材料，滿足白光的要求，另一種是開發(fā)紫外激發(fā)紅綠藍三波段的單一基質(zhì)或混合材料的熒光材料。這也將是未來新型熒光材料開發(fā)的一個側(cè)重點。

對于稀土摻雜的熒光材料，早期多使用摻雜Eu2+的硫化物，但是其穩(wěn)定性較差，新近出現(xiàn)了摻雜Eu²⁺的硅氮化合物，可有效的被藍光激發(fā)而發(fā)射紅光，穩(wěn)定性也好，但是其制造成本高，制備過程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，商業(yè)化還很困難。

堿土金屬硅酸鹽作為發(fā)光熒光材料的基質(zhì)，具有物理化學穩(wěn)定性強，結(jié)構(gòu)豐富，原料價格低廉，制造成本低，一直被認為是優(yōu)良的熒光材料基質(zhì)材料。在堿土硅酸鹽基質(zhì)材料中摻雜少量的過渡金屬離子或稀土離子為發(fā)光中心，如使用Eu²⁺作為激活劑時，其吸收和發(fā)射帶是由4f_n4f_n-1?5d₁躍遷引起的。由于5d軌道裸露在外層，受周圍所處的晶體環(huán)境影響大，從目前的報道來看，這一領(lǐng)域仍有很大的開發(fā)范圍。?

本發(fā)明人在這種情況下，針對含有光學活性元素的M、R、Ba、Sc、Si、O,（其中，M為選自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種元素;R為選自Sr、Ca、Mg的一種或兩種元素的熒光材料反復(fù)地進行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有特定組成范圍和結(jié)晶相的物質(zhì)可以成為能被290nm?到450nm?左右激發(fā)，發(fā)射出不同的藍紫光，綠光，黃光，紅綠光等不同顏色波段的熒光材料。即發(fā)現(xiàn)Ba_aR_bSc₂Si₆O₂₄(其中，R為Sr、Ca、Mg中的至少一種的混合固溶體)結(jié)晶相中，添加M(其中，M為選自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種元素;)作為發(fā)光中心的結(jié)晶可以成為具有藍紫光或者綠光、黃光，紅綠光的發(fā)光熒光材料。

Ba₉Sc₂Si₆O₂₄結(jié)晶相是在高溫下燒成的一種層狀結(jié)構(gòu)的化合物，由L.-H.?Wang等人在1994年合成而出的。并利用x射線衍射計算了結(jié)晶相指數(shù)。其詳細情況在本申請前的已經(jīng)在學術(shù)文獻中詳細報道過（參照非專利文獻1）。

此后，Tomoyuki?Nakano等人提出了，Eu²⁺摻雜Ba₉Sc₂Si₆O₂₄具有發(fā)射綠光的特性，在此基礎(chǔ)上，Sr，Ca，Mg部分代替Ba,形成的固溶體(Ba_1-xR_x)₉Sc₂Si₆O₂₄的不同稀土摻雜的發(fā)光性能并未報道。我們研發(fā)了不同摻雜,不同配比的多色熒光材料。

非專利文獻1?L.-H.?Wang等4人《Journal?of?Solid?State?Chemistry》，1994年、113卷，211-214頁。

非專利文獻2?Tomoyuki?Nakano等6人《Journal?of?Luminescence》，2008年、129卷，1654-1657頁。