[發(fā)明專(zhuān)利]一種紅色硅鋁氧氮化物熒光材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310404319.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103484110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉泉林;王婷;鄭鵬;陳海飛;劉小浪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/64
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/64
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到藍(lán)光寬譜激發(fā)的稀土摻雜的堿土金屬硅鋁氧氮化物熒光材料及其制備方法。

背景技術(shù)

白光LED具有低電壓、低能耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，符合節(jié)能與環(huán)保的要求。隨著亮度增加和價(jià)格降低，白光LED在通用照明領(lǐng)域的市場(chǎng)潛力越來(lái)越大。目前生產(chǎn)制造白光LED的主流方式是藍(lán)光LED芯片和可被藍(lán)光有效激發(fā)的黃光熒光粉(YAG:Ce,見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US5998925，或TAG：Ce，見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US6669866)有機(jī)結(jié)合組成，此類(lèi)白光LED由于缺乏紅色及綠色的成分而存在顯色指數(shù)低及色溫偏高等不足。

目前改進(jìn)的方法主要有兩種，一種是開(kāi)發(fā)可被紫外光激發(fā)紅綠藍(lán)三波段的單一基質(zhì)或混合材料的熒光材料，另一種是加入可被藍(lán)光激發(fā)的紅色和綠色兩種熒光材料，滿足白光的要求。其中后者將是未來(lái)新型熒光材料開(kāi)發(fā)的一個(gè)側(cè)重點(diǎn)。

由藍(lán)光激發(fā)的紅色熒光粉的開(kāi)發(fā)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外LED用熒光粉研究的熱點(diǎn)，但是可以真正被用來(lái)商業(yè)化的紅色熒光粉仍是研究的一大難題。美國(guó)專(zhuān)利US7476337B2中詳細(xì)報(bào)道了CaAlSiN₃:Eu熒光粉，這種熒光粉可以被250-550nm的藍(lán)光帶所激發(fā)，發(fā)射出580-680nm紅橙光發(fā)射帶，同時(shí)擁有很強(qiáng)的發(fā)射強(qiáng)度和很高的發(fā)光效率。由于此類(lèi)熒光粉的制備原料含有Ca₃N₂(易潮解)、AlN和Si₃N₄(難分解)，對(duì)制備條件的要求苛刻，很難應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。另外，其發(fā)射峰位多位于偏離紅色可見(jiàn)光的650nm等深紅色光區(qū)，利用這種熒光粉制備的LED又存在顯色指數(shù)過(guò)高，色溫偏低等缺點(diǎn)。美國(guó)專(zhuān)利?US6682663?B2?中報(bào)道了M_xSi_yN_z：Eu熒光粉，其中以M₂Si₅N₈：Eu（M=Ca,?Sr,?Ba）為主的紅色熒光粉，發(fā)光峰位于600-660nm范圍內(nèi)，但是這種熒光粉的發(fā)射強(qiáng)度較低，發(fā)射效率也有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，發(fā)光性能好，激發(fā)波帶寬，發(fā)光波長(zhǎng)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)的紅色硅鋁氧氮化物熒光材料，和一種簡(jiǎn)單、無(wú)污染、成本低的制備該熒光材料的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種紅色硅鋁氧氮化物熒光材料，其特征在于，該熒光材料同時(shí)含有硅、鋁、氮、氧元素，及部分起電荷補(bǔ)償作用的堿金屬和堿土金屬元素和作為發(fā)光中心的稀土離子Eu²⁺，其化學(xué)式為：R_mAl_xSi_8-xN_8+yO_4-y:?nEu；其中，2≤x≤3.5，?0≤y≤3.5，0＜m≤8，0.001≤n≤0.3；R為L(zhǎng)i,?Ca或Sr中的至少一種。

進(jìn)一步，其具有與Si₂N₂O相同的晶體結(jié)構(gòu)，該熒光粉具有被藍(lán)光有效激發(fā)，發(fā)出峰值在590-640nm的寬帶可見(jiàn)光，半高寬大于80nm。

進(jìn)一步，本發(fā)明的另一目的是提供上述紅色硅鋁氧氮化物熒光材料的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1：按結(jié)構(gòu)式R_mAl_xSi_8-xN_8+yO_4-y:?nEu進(jìn)行配料，其中R為L(zhǎng)i，Ca，Sr中至少一種，2≤x≤3.5，?0≤y≤3.5，0＜m≤8，0.001≤n≤0.3，以Li，Ca，Sr，Al，Si，N，Eu的單質(zhì)、合金或化合物，或相應(yīng)的鹽類(lèi)為原料；?

并按上述材料的化學(xué)式組成及化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取相應(yīng)原料，并添加上述化合物或鹽類(lèi)中的一種或幾種作為助溶劑，研磨混合均勻形成混合料；

步驟2：將上述混合料置于高溫高壓爐中在還原氣氛中焙燒一次，或分段焙燒幾次；所述焙燒溫度為600~1800℃，焙燒時(shí)間為0.5h~10h；

步驟3：將步驟（2）所得的產(chǎn)物經(jīng)后破碎、研磨、除雜、烘干、分級(jí)處理，即制得本發(fā)明的紅色硅鋁氧氮化物熒光材料。

進(jìn)一步，所述步驟（1）中，所述化合物為相對(duì)應(yīng)的氧化物，氮化物，鹵化物或氨化物；所述鹽類(lèi)為相對(duì)應(yīng)的碳酸鹽，硝酸鹽，有機(jī)酸鹽。

進(jìn)一步，所述Li，Ca，Sr，Al，Si，Eu的合金材料為兩種或兩種以上元素組成的二元或多元合金。