[發(fā)明專利]含錳鈣鈦礦可調(diào)諧發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110022645.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN112852413A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒炳鎖;黃濤;賈文勇;寇桐桐;王詩(shī)藝;于宗棉;姚上飛;趙家龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/61
• 分類號(hào): C09K11/61;C09K11/66;C07C211/01;C07C209/00;C07C209/86;C07D213/73;C07D295/023;C07D295/027;H01L33/50
• 代理公司: 廣西南寧公平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 45104
• 代理人: 唐漢穎

本發(fā)明公開了含錳鈣鈦礦可調(diào)諧發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用，所述材料的基體為含錳鈣鈦礦材料，通過(guò)不同制備方法獲得，即可通過(guò)改變鈣鈦礦ABX₃上的有機(jī)胺分子的大小和種類、數(shù)量、材料主體組分，或者改變處理溫度、甚至是吸附水來(lái)調(diào)控其組成、微結(jié)構(gòu)或電子態(tài)，實(shí)現(xiàn)發(fā)光行為調(diào)控，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧其發(fā)光波長(zhǎng)和發(fā)光效率。本發(fā)明制得的含錳鈣鈦礦可調(diào)諧發(fā)光材料結(jié)晶性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，制備過(guò)程簡(jiǎn)便，可快速大量合成，發(fā)光效率高；這類材料發(fā)光顏色可調(diào)，其制成的LED可實(shí)現(xiàn)510nm的寬帶綠光、550nm的寬帶黃綠色、600nm橙黃色、640nm紅色以及超寬帶白色調(diào)諧發(fā)射，在照明、顯示、投影、LED及熒光探針等諸多領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鹵素鈣鈦礦衍生物及其光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到幾種含錳鈣鈦礦可調(diào)諧高效發(fā)光材料的制備方法及器件應(yīng)用。

背景技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)發(fā)光材料多采用稀土離子摻雜材料，處理成本高，價(jià)格昂貴，且激發(fā)條件苛刻。而有機(jī)材料穩(wěn)定性差，光譜線寬大，應(yīng)用受限。近年來(lái)，得益于高光致發(fā)光量子產(chǎn)率、低成本、結(jié)構(gòu)靈活、載流子遷移率高等顯著優(yōu)勢(shì)，鹵素基鈣鈦礦材料由于其特殊的發(fā)光特性，如高亮度、顏色可調(diào)性和強(qiáng)吸收系數(shù)，在下一代固態(tài)照明、顯示生物成像等領(lǐng)域中有著巨大潛在應(yīng)用前景。然而，發(fā)光顏色單一，不能在寬的或者絕大部分可見區(qū)域內(nèi)調(diào)諧，有的材料生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，也是該類材料在大規(guī)模應(yīng)用中需要解決的重要問(wèn)題。因此，尋找生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，在可見區(qū)域可調(diào)諧的材料是亟待解決的。另外有些鈣鈦礦材料含有毒性元素，影響人類健康，也是需要避免的。還有，錳是重要的地球富有元素，是多種功能材料的必備元素，如能源、催化、發(fā)光等。如能用錳做高效可調(diào)諧發(fā)光材料，替代稀土，將極大地降低成本，并提高穩(wěn)定性和應(yīng)用范圍，有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

同時(shí)白光LED作為第四代照明材料具有節(jié)能環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、高效等特點(diǎn)，在照明等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，目前獲得白光LED的方式主要是在GaN藍(lán)色芯片上涂覆黃色熒光粉。這種白光LED器件受所加的驅(qū)動(dòng)電壓和所涂熒光粉的厚度影響很大。并且目前商用的白光LED色彩還原性差、顯色指數(shù)低，照明效率受芯片影響很大。因此，尋找一種單組分高效白光LED材料十分有必要。

本發(fā)明中所提供的幾種含錳鈣鈦礦可調(diào)諧發(fā)光材料的制備方法及發(fā)光應(yīng)用，其發(fā)光可在絕大部分的可見區(qū)域內(nèi)調(diào)諧，具備單組分白色發(fā)射功能，發(fā)光效率高，制備方法簡(jiǎn)單易行，可能替代稀土發(fā)光材料，具有極大的市場(chǎng)應(yīng)用潛力。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明通過(guò)不同物理機(jī)制調(diào)諧含錳鈣鈦礦發(fā)光，簡(jiǎn)單一步合成具有穩(wěn)定高效的可調(diào)諧發(fā)光含錳鈣鈦礦材料，合成的含錳鈣鈦礦可調(diào)諧發(fā)光材料的發(fā)光可覆蓋絕大部分可見區(qū)域，其中還有單組分白光材料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的含錳鈣鈦礦可調(diào)諧發(fā)光材料的基本為含錳鈣鈦礦材料，通過(guò)不同制備方法獲得，所述含錳鈣鈦礦可調(diào)諧發(fā)光材料為吡啶溴化錳鈣鈦礦材料、哌嗪溴化錳鈣鈦礦材料、吡咯烷溴化錳鈣鈦礦材料、雙吡咯烷溴化錳鈣鈦礦材料、Mn²⁺摻雜ACdCl₃鈣鈦礦材料、Mn²⁺摻雜APbCl₃鈣鈦礦材料、Mn²⁺摻雜哌嗪鉛溴鈣鈦礦材料或有機(jī)胺鉛錳氯溴化物鈣鈦礦材料，這類材料通過(guò)不同物理機(jī)制可調(diào)諧發(fā)光。

其中吡啶溴化錳鈣鈦礦材料可做綠色發(fā)光材料，哌嗪溴化錳鈣鈦礦材料可做黃綠色發(fā)光材料，吡咯烷溴化錳鈣鈦礦材料可做綠色發(fā)光材料，雙吡咯烷溴化錳鈣鈦礦材料可做紅色發(fā)光材料，Mn²⁺摻雜ACdCl₃鈣鈦礦材料可做橙黃色發(fā)光材料，Mn²⁺摻雜APbCl₃鈣鈦礦材料和Mn²⁺摻雜哌嗪鉛溴鈣鈦礦材料可做紅色發(fā)光材料，有機(jī)胺鉛錳氯溴化物鈣鈦礦材料可做白色發(fā)光材料。