[發明專利]Ce3+

有效

• 申請號: 202110362465.1
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113249125B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 鐘家松;沈飚;李敢;杜剛;毛啟楠;裴浪;楊濤
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C09K11/79
• 分類號: C09K11/79;H01L33/50
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

本發明公開Ce³⁺摻雜的硅酸鹽基綠色熒光粉及其制備方法和應用，其化學通式為：KBaScSi₂O₇:xmol％Ce³⁺，其中0.5≤x≤20。本發明以擁有單斜晶相的鈧基硅酸鹽KBaScSi₂O₇為基質，以稀土鈰離子為激活劑，在還原氣氛中通過調節鈰離子的濃度，可以獲得高亮度、高效率的寬帶綠光發射；本發明制備的熒光粉在紫外區域擁有寬帶激發光譜，與紫外芯片的波長相匹配；且擁有420～700nm寬帶發射光譜，半高寬大于120nm。本發明制備的熒光粉擁有發光效率高、穩定性好、量子效率高等優勢，且合成方法簡單，能耗低，制備成本低，制備過程環保無污染。

技術領域

本發明涉及固態照明所用稀土發光材料領域，尤其涉及一種新型Ce³⁺摻雜的硅酸鹽基綠色熒光粉及其制備方法和應用。

背景技術

白色發光二極管(Light emitting diode,LED)，是一種半導體發光器件，屬于固態光源中的一種。由于體積小、能耗低、壽命長、發光效率高、對環境污染低等優點，白光LED已經成為了照明行業中繼白熾燈、熒光燈和節能燈之后的第四代全固態綠色照明光源，得到了廣泛的應用。目前主要商業化的白光LED是由InGaN藍光芯片和黃色的Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)熒光粉組合而成的，但是由于發射光譜中缺少紅光部分，白光LED具有偏低的顯色指數(CRI80)和偏高的色溫(CCT6000K)，因此大大限制了它的進一步應用。

為解決這一問題，人們采用近紫外/紫外LED芯片和紅綠藍三基色熒光粉組合來構建白光LED。而高的顯色性要求熒光粉發射光譜中同時包含綠、黃、紅三種寬的發射譜帶。當下，研究人員致力于開發出高效的藍光和綠光熒光粉，但目前只有一些氮化物和氮氧化物熒光粉達到了理想的發光效率和熱穩定性。然而，這些熒光粉在制備條件上較為苛刻，成本高，限制了其在白光LED中的廣泛應用。而硅酸鹽體系中含有大量可用的基質材料，被當作是較為合適的發光基質。硅酸鹽體系的基質具有優良的物理化學特性、熱穩定性，相對簡易的合成方法和豐富的自然資源。

針對多數稀土離子因f-f躍遷產生的特征尖峰線狀發射、發光效率不高和光譜吸收范圍窄等問題，選擇了具有寬帶發射和吸收的Ce³⁺和Eu²⁺離子作為激活中心引起了人們的廣泛關注。其中，Ce³⁺離子由于其裸露在外層的5d激發態能級，晶體場對其影響巨大。當Ce³⁺處于強的晶體場環境中，5d軌道的劈裂加大，能帶加寬，可實現發光材料從藍光至紅光區域的可控調節。因此，研究出一種性能優異的新型Ce³⁺摻雜硅酸鹽熒光粉具有重大意義。

本發明提出了一種新型Ce³⁺摻雜的硅酸鹽基綠色熒光粉，這種熒光粉具有與大多數傳統綠色熒光粉不同的優勢和特點，KBaScSi₂O₇:Ce³⁺綠色熒光粉具有較好的發光性能和較高的量子效率。此外，其擁有寬帶激發光譜，與紫外芯片的波長相匹配；其擁有超寬發射光譜，半高寬達到了130nm。

發明內容

本發明的一個目的是針對上述現有問題，提供一種新型Ce³⁺摻雜的、性能優異的硅酸鹽基寬帶綠色熒光粉。

本發明所采用的一個技術方案是：一種Ce³⁺摻雜的硅酸鹽基綠色熒光粉，其化學通式為：KBaScSi₂O₇:xmol％Ce³⁺，其中x為摻雜的Ce³⁺離子的摩爾百分數，0.5≤x≤20。通過調節Ce³⁺的摻雜濃度，可以獲得高亮度、高效率的寬帶綠光發射。