[發明專利]一種鉍摻雜的硼酸鹽藍色熒光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011227720.3
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112322289A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 彭明營;吳勝;熊普先;付玉斌;劉勸;晁洋
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;H01L33/50
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚

本發明提供一種鉍摻雜的硼酸鹽藍色熒光材料及其制備方法，所述的材料的化學組成通式為Sr_3(1?x)Y(BO₃)₃:3xBi³⁺，其中，x為摩爾分數，且0.1≤x≤1.00％。本發明的鉍摻雜硼酸鹽熒光材料用于紫外?近紫外LED芯片激發的白光LED器件；激發帶比較寬，在300?400nm范圍內具有強吸收；主吸收峰有兩個，中心分別為～340nm、～370nm，并且最強吸收峰位于近紫外區；在近紫外光激發下發藍光，發光在395?550nm范圍內寬帶發射，中心位于～415nm；濃度低，發光效率高，熱穩定性好，節約原料，生產成本低，且結構穩定，合成方法簡單，便于規模化生產。

技術領域

本發明涉及發光材料技術領域，尤其是一種鉍摻雜的硼酸鹽藍色熒光材料及其制備方法。

背景技術

現如今，白光LED的研究和開發引起人們極大的關注，因其功耗小、效率高、壽命長、響應快、顯色性好等顯著優點，被認為是替代傳統照明的新一代照明光源。

目前商用的白光LED是由藍光LED芯片和黃色YAG:Ce³⁺熒光材料組合而成，通過藍光與黃光的混合產生白光。但是由于發射中的紅光成分不足導致顯色指數偏低(80)和相對色溫偏高(4500K)，限制了其在室內照明中的應用。為了滿足高質量照明的要求，研究人員使用近紫外(350-410nm)GaN芯片(NUV LED)激發藍色/綠色/紅色(RGB)熒光材料的方法來實現白光LED，這種方案可以獲得顯色性高，相對色溫低以及色溫可調的白光。因此，開發可以在近紫外區域(350-400nm)有效激發的三基色熒光材料成為研究的重點。

以往對白光LED三基色熒光材料的研究主要集中在稀土(Eu²⁺，Eu³⁺或Ce³⁺)摻雜體系，例如硫化物，硅酸鹽，鋁酸鹽，氮(氧)化合物等。但是，它們往往具有一些無法克服的缺陷(例如化學穩定性差，熱穩定性差，熒光材料的重吸收問題)，這些最終導致此類熒光材料不能滿足高質量白光LED照明應用的要求。

近年來，研究人員開始關注非稀土離子--鉍。鉍(Bi)作為另一種激活離子，由于其對周圍配位環境的敏感性及其豐富的價態(例如Bi⁰，Bi²⁺，Bi³⁺和Bi⁵⁺)，有望在光電研究領域實現特殊應用而受到廣泛研究和報道。通常來講，在宿主材料中，具有[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³電子結構的Bi³⁺比其他價態更穩定。在室溫下，Bi³⁺在近紫外區域(350-410nm)具有較寬的吸收帶，且在可見光區域幾乎沒有吸收，從而避免了重吸收導致的發光效率低下等問題。

在三基色熒光材料中，藍色熒光材料則是三基色熒光粉中不可缺少的成分，主要作用在于提高光效，改善顯色性，其發射波長和光譜功率分別對緊湊熒光燈的光效、色溫、光衰和顯色性都有較大影響。因此，開發穩定高效的鉍摻雜的藍色熒光材料，對制備白光LED照明器件有著重大的實際應用意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種鉍摻雜的硼酸鹽藍色熒光材料及其制備方法，本發明的材料在近紫外區(350-410nm)有吸收，在可見光區無吸收，發射在藍光區，且激發和發射可調，能夠滿足近紫外激發產生藍光發射的要求。

本發明的技術方案為：一種鉍摻雜的硼酸鹽藍色熒光材料，所述的材料的化學組成通式為Sr_3(1-x)Y(BO₃)₃:3xBi³⁺，其中x為摩爾分數，且0.1≤x≤1.00％。

進一步的，所述的材料在300-400nm范圍內具有強吸收；主吸收峰有兩個，中心分別為～340nm、～370nm，并且最強吸收峰位于近紫外區350nm-410nm。