[發明專利]三價釤離子摻雜鈦酸釓鋇紅色熒光粉及其制備方法

有效

• 申請號: 201810033647.2
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108276998B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 石建新;梁瓊云;洪俊宇;吳明娒
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所(普通合伙) 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了三價釤離子摻雜鈦酸釓鋇紅色熒光粉及其制備方法，化學組成表示式為：Ba₆Gd_2?xTi₄O₁₇:xSm³⁺，激活離子為Sm³⁺，x為摻雜離子Sm³⁺的濃度，以物質的量計，取值范圍為：0.01≤x≤2。本發明的紅色熒光粉發光強度高，熱穩定性好，顯色性好，可作為暖白光LED的紅色熒光材料。而且該熒光粉有效激發范圍寬、發射覆蓋范圍寬，原料廉價易得、制造方法簡單、成本低、易于工業化。用本發明的熒光粉可被近紫外光、紫光或藍光有效激發，且在紫外光至藍光區激發光的激發下，可發射出發射峰覆蓋550~700 nm范圍且發光主峰在613 nm的紅色熒光，發射峰覆蓋范圍寬，因此發射的紅光顯色指數高，可應用于固態白光LED及顯示領域當中。

技術領域

本發明涉及紅色熒光粉領域，主要涉及三價釤離子摻雜鈦酸釓鋇紅色熒光粉及其制備方法。

背景技術

隨著人們對能源短缺和環境污染等問題越來越關注，很多國家逐漸開始使用白光發光二極管(LED)來代替傳統的白熾燈和熒光燈，以減少環境污染、降低能耗。白光LED，由于其體積小、壽命長、發光效率高、節能環保等優點，被譽為下一代固態光源。目前，LED不僅廣泛應用于室內照明、指示燈、裝飾燈等，而且在LCD背光源、平板顯示和汽車大燈等領域的應用也越來越多。

目前商業化的白光LED主要是利用光轉換技術得到白光，即采用芯片與熒光粉共同封裝的方式，利用芯片激發熒光粉發射的光與芯片本身的光復合，形成白光發射。根據互補色光原理，第一種采用YAG黃色熒光粉(Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺)與InGaN藍光LED芯片的封裝方式，藍黃兩色光復合得到白光，但由于紅光區的光譜發射很弱，使得商業化的白光LED發射的白光色溫高(CCT＞6000K)，顯色指數低，顯色性差，光色偏冷，限制了LED照明的發展，可采用添加紅色熒光粉的方式改善其顯色性差的問題。另一種方式是采用近紫外光芯片激發RGB三基色熒光粉的方式，紅綠藍光復合得到白光，由于得到紅光補償，其發射可以覆蓋整個可見光區，發射的白光顯色性更好，可以實現低色溫的白光發射。因此研究基于紫外或藍光芯片激發的高效紅光熒光粉十分必要，有助于降低色溫、提高顯色指數，從而可拓寬白光LED的應用。

Sm³⁺離子摻雜的發光材料是一類重要的紅色熒光材料。Sm³⁺發射的紅光歸因于f-f躍遷，該離子具有寬光譜激發峰和窄帶紅光發射峰的光譜特征；其中⁶H_5/2|⁴L_13/2和⁶H_5/2|⁴K_11/2吸收躍遷位于近紫外光區，可與近紫外光LED芯片的發射相匹配。與Eu³⁺激活商用紅色熒光粉相比，作為紅色發光中心的Sm³⁺離子具有成本較低、光譜范圍更廣、光譜更豐富的優點，可實現比Eu³⁺更豐富的紅色發射。Sm³⁺離子摻雜的紅色熒光粉已有報道，如鉬酸鹽熒光粉KLa(MoO₄)₂：Sm³⁺和Gd₂(MoO₄)₃：Sm³⁺等、磷酸鹽熒光粉Sr₃GdNa(PO₄)₃F：Sm³⁺等、硼酸鹽熒光粉YAl₃(BO₃)₄：Sm³⁺等，但它們在白光LED的實際應用中還十分有限。因此，為了得到發光效率高、成本較低的紅色熒光粉，研究Sm³⁺離子摻雜的新型紅色發光材料具有重要意義。