[發(fā)明專利]一種紅色氮氧化物熒光材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210492891.8
• 申請(qǐng)日: 2012-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103087708A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙爭(zhēng)妍;陳友三;張銳麗;魏嵐;楊志剛;王闖;王育華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門(mén)通士達(dá)新材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/59
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/59
• 代理公司: 廈門(mén)市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 楊依展

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體照明中光致發(fā)光的紅色硅基-氮氧化物熒光材料。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的照明光源包括白熾燈和熒光燈。最先普及的是白熾燈，因其效能的緣故大量地被熒光燈替代。然而就熒光燈而言，由于其含有微量的Hg對(duì)環(huán)境并不友好；同時(shí)，這些傳統(tǒng)光源的能效相對(duì)較低、壽命相對(duì)較短，不利于節(jié)能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。自上世紀(jì)末，GaN基藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)技術(shù)突破后，LED應(yīng)用已從顯示領(lǐng)域發(fā)展到背光照明、裝飾照明、交通信號(hào)照明，并已開(kāi)始進(jìn)入以白光LED（WLEDs）為主的普通照明應(yīng)用。與傳統(tǒng)的照明技術(shù)相比，白光LED（WLEDs）具有顯著的優(yōu)勢(shì)：包括體積小、耗電量低、發(fā)熱量小、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

目前國(guó)際上商業(yè)應(yīng)用最廣泛的WLEDs技術(shù)是采用黃色熒光粉（如日本日亞化學(xué)公司具有專利技術(shù)的(Y_1-aGd_a)₃(Al_1-bGa_b)₅O₁₂:Ce³⁺，簡(jiǎn)稱YAG:Ce）與藍(lán)色LED芯片結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)的，該方法雖然可獲得高效的白光LED光源，但該光源由于缺乏紅色（600nm或更長(zhǎng)波長(zhǎng)）成分，所以存在顯色指數(shù)偏低、色溫偏高(>5500K)以及高溫光衰嚴(yán)重等缺點(diǎn)，很難以滿足普通照明“暖白光”的需求。為解決上述缺陷，許多的方案已經(jīng)提出，例如科學(xué)家們嘗試在上述體系中加入紅色熒光材料或通過(guò)（近）紫外芯片與紅、綠、藍(lán)三色熒光材料結(jié)合獲得顯色指數(shù)高、同時(shí)色溫低的WLEDs。因此，無(wú)論使用藍(lán)光或（近）紫光芯片，均需研發(fā)發(fā)光性能優(yōu)異的紅色熒光材料。

到目前為止能夠被(近)紫外或藍(lán)光激發(fā)的紅色硅基氮（氧）化物熒光材料及制備方法少有報(bào)道。其中兩種性能最好的紅色熒光材料是Sr₂Si₅N₈和CaAlSiN₃，但是它們制備困難，成本高，不利于大量工業(yè)生產(chǎn)。因而開(kāi)發(fā)新型的發(fā)光效率高、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、制備方法簡(jiǎn)便的紅色熒光材料大勢(shì)所需。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有紅色熒光材料制備困難、成本高、不利于大量生產(chǎn)的缺陷，本發(fā)明提出一種紅色氮氧化物熒光材料及其制備方法，其技術(shù)方案如下：

一種紅色氮氧化物熒光材料，其為化學(xué)組成式pM_（1-x)O-qSi₃N₄-rSiO₂:xEu的共熔體，其中M為Mg，Ca，Sr或Ba中一種或幾種。其中p,q,r，x分別為1.5≤p≤2，0.25≤q≤0.45，0≤r≤0.25，0.001≤x≤0.5。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選者，可以在如下方面體現(xiàn)：

較佳實(shí)施例中，該熒光材料其基本結(jié)構(gòu)為由α’-Sr₂SiO₄組成的正交晶體結(jié)構(gòu)。

較佳實(shí)施例中，其中的Si可以被B、Al、Ga和Ge中的一種或幾種組合部分取代,所取代的摩爾百分比為0～15%

較佳實(shí)施例中，在發(fā)射光譜中發(fā)射峰值波長(zhǎng)范圍為500nm-700nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長(zhǎng)范圍為300nm-550nm。

較佳實(shí)施例中，在發(fā)射光譜中發(fā)射峰值波長(zhǎng)范圍為600nm-650nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長(zhǎng)范圍為380nm-480nm。

作為制備上述材料的基本方法，可以按如下方式體現(xiàn)：

一種紅色氮氧化物熒光材料的制備方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)化學(xué)組成式pM_（1-x)Eu_xO-qSi₃N₄-rSiO₂，按各元素比例計(jì)算并稱取各原料用量，式中p,q,r，x分別為1.5≤p≤2，0.25≤q≤0.45，0≤r≤0.25，0.001≤x≤0.5，其中該原料包括：

含有M的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種化合物，其中M為Mg，Ca，Sr或Ba的一種或幾種；

含Eu的單質(zhì)、氧化物、氮化物中的一種或其幾種組合；以及

含Si的氧化物、氮化物、能夠轉(zhuǎn)化為氧化物或者氮化物的化合物中的一種或幾種組合。

2)將上述原料混合，在還原氣氛下，將混合物加熱至1350℃-1500℃，進(jìn)行焙燒3-8h，隨爐冷卻至室溫。

該制備方法的優(yōu)選者可以按如下體現(xiàn)：