[發明專利]一種β-氧化鎵結構近紅外寬光譜熒光粉及其制備方法

有效

• 申請號: 202111369464.6
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113956873B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 鐘繼有
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C09K11/62
• 分類號: C09K11/62
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 戴緒霖

本發明提供了一種β?Ga₂O₃結構近紅外寬光譜熒光粉及其制備方法，所述熒光粉的化學式表示為：Ga_2?2a?bM¹_aM²_aCr_bO₃，其中M¹元素選自Mg或Zn，M²元素選自Si、Ge、Zr或Hf；0.0001≤a≤0.5；0.0001≤b≤0.1。該熒光粉的激發光譜覆蓋400?500nm和550?700nm波段，發射光譜覆蓋600?1200nm，半高寬可調，發光效率高，可滿足寬光譜近紅外LED器件發展的要求。該制備方法簡單易于操作，易于量產、無污染。

技術領域

本發明涉及一種β-氧化鎵(β-Ga₂O₃)結構近紅外寬光譜熒光粉及其制備方法。

背景技術

基于熒光轉換的近紅外發光二極管(pc-NIR-LED)相比于傳統近紅外光源具有成本低、穩定性好、易于調控等優點，廣泛應用于生物成像、食品質檢、夜視監控等領域。尤其是700-1100nm波段，能夠被廉價的硅探測器探測到，該波段對生物組織有很強的穿透性。同時，該波段覆蓋食品中碳水化合物對特定波長的吸收峰值，可通過測量對特定波長的吸收度來確定其成分和含量，實現非接觸式無損傷食品檢測。此外，該波段的近紅外光能夠應用于夜視功能攝像機、AR/VR技術、血氧含量檢測等?？梢?，pc-NIR-LED在現代智能器件、安防監控、食品安全等領域中扮演著越來越重要的角色。因而，開發出該波段覆蓋率高、發光效率高和熱性能優良的紅外熒光轉換材料具有重要意義。

近年來，具有高發光效率的Ga₂O₃:Cr³⁺材料體系(發射峰位于715nm)在農用方面實現了商用；臺灣大學劉如熹團隊采用Sc³⁺等價取代部分Ga³⁺開發出了Ga_2-xSc_xO₃:Cr³⁺(x＝0～1)固溶體材料(ACS Energy Lett.2021,6,109-114)，該材料的發射光譜在715-830nm范圍內可調，且內量子效率達到90％；此外，本課題組采用In³⁺等價取代部分Ga³⁺開發出了Ga_2-xIn_xO₃:Cr³⁺(x＝0～0.5)固溶體材料(ACS Appl.Mater.Interfaces 2021,13,31835-31842)，該材料的發射光譜峰值波長在715-830nm范圍內也可連續變化，且內量子效率均高于80％。然而，不管是Sc³⁺還是In³⁺取代該材料體系中的部分Ga³⁺，發射峰值波長均未突破830nm；且熱穩定性呈現急劇下降的趨勢；光譜覆蓋不足(半高寬小于150nm)；再者均使用了大量稀缺且價格昂貴的元素Sc、In。因而，從實用性和經濟價值的角度評價，均不是理想的材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種β-氧化鎵(β-Ga₂O₃)結構近紅外寬光譜熒光粉及其制備方法。該熒光粉的激發光譜覆蓋400-500nm和550-700nm波段，發射光譜覆蓋600-1200nm，半高寬可調，發光效率高，可滿足寬光譜近紅外LED器件發展的要求。該制備方法簡單易于操作，易于量產、無污染。