[發明專利]Mn4+

在審

• 申請號: 202010017945.X
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111196925A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 張彥;袁軍平;徐家躍;田甜;儲耀卿;申慧;羅寬寬;黃禮武;余梟
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C09K11/67
• 分類號: C09K11/67
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊;吳寶根

本發明涉及了一種Mn⁴⁺摻雜的紅色熒光材料及其制備方法，該熒光材料的一般通式為(Mg_1?yA_y)₂(Ti_1?zB_z)_1?xO₄:xMn⁴⁺(A＝Ca，Sr，Ba；B＝Zr，Si；0.01at％≤x≤1.0at％,0≤y≤5at％,0≤z≤10at％)，其制備方法是以MgO，CaCO₃，SrCO₃，BaCO₃，TiO₂，ZrO₂，SiO₂和MnO₂為原料，按元素摩爾比稱取原料，在瑪瑙研缽中研磨均勻后進行高溫固相反應，在保證純相的條件下加入適量的助熔劑，最終得到Mn⁴⁺摻雜的紅色熒光粉材料((Mg_1?yA_y)₂(Ti_1?zB_z)_1?xO₄:xMn⁴⁺)，所得Mn⁴⁺摻雜的紅色熒光材料具有優異的紅色發光性能。本發明制備的紅色熒光材料是以Mn⁴⁺作為激活劑，不含稀土元素，且原料及最終產物均不含氟等有害物質，且制備方法簡單，生產成本低。該紅色熒光粉在紫外、近紫外或藍光LED等激發光源激發時，能發射波長范圍在630～730nm的紅色熒光，適合應用于暖白光LED器照明和顯示領域。

技術領域

本發明屬于固體發光材料領域，具體涉及一種應用于暖白光LED器照明和顯示領域的Mn⁴⁺摻雜的紅色熒光材料及其制備方法。

背景技術

相較于傳統白熾燈、熒光燈，新一代固態光源-半導體白色發光二極管(白光LED)具有耗電低、高效率、長壽命、小體積、綠色環保等諸多優點，廣泛應用于照明、顯示面板、醫療成像、軍事等領域。合成白光LED的方案主要有藍光芯片復合黃色熒光粉和近紫外芯片復合三基色熒光粉兩種。目前，商用白光LED是基于InGaN藍光LED芯片激發YAG:Ce³⁺黃色熒光粉獲得白光，主要是由于藍光芯片激發黃色熒光粉的LED易于調控色溫，易于封裝，更多的被市場所接受。但這一方案存在問題：可見紅光光譜欠缺，而導致白光LED發光顯色指數偏低、色溫偏高，顯色性差，呈現冷光特征。為了解決該問題，國內外研究人員致力于開展藍光LED或紫外LED芯片有效激發的新型高效紅光熒光材料的研發，通過在體系中加入一定量的紅色熒光粉，來提高LED發光的顯色指數并降低其色溫，從而獲得色品質量較高的暖白光LED。

目前，應用于暖白光LED中的紅色成分主要是以稀土離子摻雜的系列紅色熒光粉，例如：硫化物體系紅色熒光粉CaS:Eu²⁺或者SrS:Eu²⁺，但這類紅色熒光粉存在一些問題，穩定性差，易分解，尤其在高溫潮濕的環境下發光性能下降厲害，不滿足使用要求。另一類極具潛力的紅色熒光粉是Eu²⁺摻雜的氮化物和氮氧化物熒光粉，例如：M₂Si₅N₈:Eu²⁺(M＝Ca,Sr,Ba)、α-SiAlON:Eu²⁺等，這類紅色熒光粉的實驗合成條件要求(高溫、高壓設備)極其苛刻，原料價格昂貴，不易獲得。