[發明專利]一種摻錳的深紅光熒光粉材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011409127.0
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112480918B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 李涓;李冠威;車聲雷;鄭精武;喬梁;應耀;李旺昌;余靚;蔡偉
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C09K11/68
• 分類號: C09K11/68;H01L33/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種摻錳的深紅光熒光粉材料及其制備方法，其化學通式為：A_2?2xCaB’_1?xO₆:2xR³⁺,xMn⁴⁺，其中：A為Sr、Ba的其中一種；B’為Mo、W的其中一種；R為La、Gd、Eu、Y、Sm、Nd、Dy其中一種；x取值范圍為0.001≤x≤0.130。該方法采用固相反應法，以相關元素對應的碳酸鹽和氧化物為原料，利用三價稀土離子平衡電荷，有效提升材料的熒光強度，制備出可被商用LED芯片激發的深紅色熒光粉，作為燈用熒光粉可用于LED照明及助植物生長用人工光源領域。是利用三價稀土離子平衡電荷，可以有效提升材料的熒光強度。

技術領域

本發明涉及熒光粉制備技術領域，具體涉及一種摻錳的雙鈣鈦礦深紅色熒光粉的制備方法。

背景技術

最近幾十年，白色發光二極管(WLED)憑借其能耗低、性能可靠、環保等優點，逐漸吸引研究人員的興趣，并得到了大量的發展。目前，商用白光LED主要使用Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce)黃色熒光粉與藍色發光二極管(GaN)相結合的方法，生產出成本低、工藝簡單的白色熒光粉。然而，缺少紅色熒光粉的白色LED燈會導致色溫的變化和顯色指數的偏差，因此三色熒光粉組成的白色LED熒光粉成為研究和開發的熱點之一。使用第三代半導體近紫外芯片激發(370-410nm)藍、綠、紅三基色熒光粉，復合得到白光，此方法可以解決藍光激發型的顯色性差等問題，且具有高顯色性、光色不隨電流變化、光溫可調節的優點。同時，近紫外LED芯片比藍光芯片顯示出更小的電流衰減和更高的外量子產率，從而實現更好的發光效率。

Mn⁴⁺作為一種非稀土離子激活劑，屬于3d³電子構型的過渡金屬離子。Mn⁴⁺可通過替代基質晶格中的八面體中心離子，例如Al³⁺、Ti⁴⁺、Ge⁴⁺、Mo⁶⁺、W⁶⁺等離子，形成穩定的八面體結構。在八面體中，Mn⁴⁺的基態為⁴A₂，最低的激活態為²E。Mn⁴⁺摻雜的熒光粉成本低、激發帶寬，逐漸成為一種用于WLED的新型紅色熒光粉。其激發寬帶主要是屬于Mn⁴⁺的⁴A₂→²T₂,⁴A₂→⁴T₁以及⁴A₂→⁴T₂，同時發射圖譜通常是窄帶發射，屬于于自旋禁止的²E→⁴A₂躍遷。

具有A₂BB’O₆的雙鈣鈦礦有較強的物理化學穩定性而成為WLED用紅色熒光粉的良好基底材料。在雙鈣鈦礦A₂CaB’O₆(A＝Sr²⁺,Ba²⁺；B’＝W⁶⁺,Mo⁶⁺)鉬酸鹽結構中，[B’O₆]八面體為Mn⁴⁺提供了可占據的晶格點位。然而，由于Mn⁴⁺占據B’⁶⁺會引起電荷不平衡，出現氧空位，這些氧空位對Mn⁴⁺的發光強度是有害的。為防止氧空位的出現，本發明創造性地選擇用三價稀土離子Re³⁺作為電荷補償劑取代A²⁺，以平衡電荷，消除氧空位的影響。

發明內容