[發(fā)明專利]一種磷酸鹽基紅色熒光粉、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310262373.1
• 申請(qǐng)日: 2013-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN103320131A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃彥林;關(guān)瑩;秦琳;陶正旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/81
• 分類號(hào): C09K11/81;H01L33/50
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料的制備方法及其應(yīng)用，特別涉及一種在紫外至藍(lán)光激發(fā)下發(fā)射紅色熒光的高性能磷酸鹽基熒光粉，涂敷和封裝于InGaN二極管外，制備白光LED照明器件，屬于無機(jī)發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）作為一種固態(tài)光源，因?yàn)槠鋲勖L(zhǎng)，體積小巧，無污染，響應(yīng)速度快，發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，并得到了快速發(fā)展。但為了滿足消費(fèi)者的要求，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明在普通照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，則必須獲得低生產(chǎn)成本、高效率、高顯色的白光LED。

實(shí)現(xiàn)白光LED主要有三種途徑：一種是將紅、綠、藍(lán)三種LED?組合產(chǎn)生白光。但要通過這種方法得到穩(wěn)定高效的白光比較困難，需要考慮三種不同顏色芯片的驅(qū)動(dòng)特性，電路設(shè)計(jì)上很復(fù)雜。第二種是用量子效應(yīng)實(shí)現(xiàn)單芯片白光，但是成本較高，技術(shù)還不成熟。第三種是用藍(lán)光或紫光的LED?與不同顏色熒光粉相配合來實(shí)現(xiàn)白光。這種方法簡(jiǎn)單易行、成本較低。1996年首次報(bào)道了用藍(lán)光LED配合YAG:Ce³⁺黃發(fā)射熒光粉實(shí)現(xiàn)白光LED，在隨后的發(fā)展中，發(fā)光效率已經(jīng)超過了100?lm/W。但是YAG熒光粉位于紅光區(qū)域的發(fā)射強(qiáng)度非常弱，導(dǎo)致同藍(lán)光LED?芯片混合后存在紅光缺乏的現(xiàn)象，從而影響白光LED?的相關(guān)色溫及顯色指數(shù)。因此，開發(fā)出一種成本低，穩(wěn)定性高，能夠被近紫外光/藍(lán)光有效激發(fā)的紅色熒光粉成為廣泛研究的熱點(diǎn)。

目前，商用紅色熒光粉是銪離子Eu³⁺激活的氧化釔Y₂O₃:Eu³⁺，盡管其色度純正，但在近紫外光或藍(lán)光的激發(fā)下發(fā)光效率低，已不能滿足當(dāng)今LED技術(shù)發(fā)展對(duì)紅色熒光粉的需求。另一方面，以硫化物、氟氧化物等為基質(zhì)的熒光粉，雖然發(fā)光強(qiáng)度高、色純度好，但是合成工藝較復(fù)雜，制備條件比較苛刻，易腐蝕LED芯片，且對(duì)環(huán)境不友好。

磷酸鹽作為一種傳統(tǒng)的熒光粉基質(zhì)材料，其原料成本低，制備工藝簡(jiǎn)單。此外，稀土磷酸鹽發(fā)光粉體性能穩(wěn)定，發(fā)光效率高，被認(rèn)為是最具實(shí)用價(jià)值的發(fā)光基質(zhì)之一。當(dāng)前使用的紅色熒光粉中所用的稀土銪離子Eu³⁺都是進(jìn)行等價(jià)取代態(tài)基質(zhì)中的離子、或者取代晶格之中的二價(jià)陽離子，以保持價(jià)態(tài)和結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)商用紅色熒光粉在近紫外和藍(lán)光區(qū)域吸收弱的不足，提供一種結(jié)晶度高、發(fā)光效率顯著、制備方法簡(jiǎn)單且環(huán)保的高性能稀土磷酸鹽紅色熒光粉、制備方法及其應(yīng)用。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種磷酸鹽基紅色熒光粉，它的化學(xué)式為Cs_2-xEu_xMP₃O₁₀，其中，x為Eu³⁺摻雜的摩爾百分?jǐn)?shù)，0.001≤x<2.0，M為鎵離子Ga³⁺或鋁離子Al³⁺中的一種；所述的熒光粉在波長(zhǎng)為250～400納米的紫外光至藍(lán)光激發(fā)下，發(fā)射出波長(zhǎng)為614納米附近的紅色熒光。

?本發(fā)明技術(shù)方案包括提供一種磷酸鹽基紅色熒光粉的制備方法，采用高溫固相法，包括以下步驟:

1、按化學(xué)式Cs_2-xEu_xMP₃O₁₀中各元素的化學(xué)計(jì)量比，其中x為Eu³⁺摻雜的摩爾百分?jǐn)?shù)，0.001≤x<2.0，分別稱取含有銫離子Cs⁺的化合物、含有磷離子P⁵⁺的化合物、含有銪離子Eu³⁺的化合物、含有離子M的化合物，研磨并混合均勻，得到混合物；所述的含有離子M的化合物為含有鋁離子Al³⁺的化合物或含有鎵離子Ga³⁺的化合物中的一種；

2、將混合物在空氣氣氛下預(yù)燒結(jié)1～2次，燒結(jié)溫度為300～550℃，一次的燒結(jié)時(shí)間為2～9小時(shí)；

3、自然冷卻后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為550～850℃，煅燒時(shí)間為8～20小時(shí)；自然冷卻后得到一種磷酸鹽基紅色熒光粉。

在高溫固相法中，步驟2所述的燒結(jié)溫度為350～500℃，燒結(jié)時(shí)間為3～8小時(shí)；步驟3所述的煅燒溫度為600～800℃，煅燒時(shí)間為9～15小時(shí)。

本發(fā)明技術(shù)方案包括提供一種磷酸鹽基紅色熒光粉的制備方法，采用化學(xué)溶液法，包括以下步驟: