[發明專利]稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210060841.6
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114507522B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 時玉萌;聶靜恒;李賀楠
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85;H01L33/50
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 曹柳

本申請屬于材料技術領域，尤其涉及一種稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料及其制備方法和應用。其中，所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料的化學式為Cssubgt;2/subgt;NaInsubgt;1?x?y/subgt;Clsubgt;6/subgt;:Sbsubgt;y/subgt;/Hosubgt;x/subgt;，其中0＜x≤0.9，0＜y≤0.05。本申請稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料，鈣鈦礦基質材料為Sb和Ho的摻雜提供一個合適的晶體場環境，通過Sb和Ho同時取代In位實現雙鈣鈦礦摻雜，在此結構下Sb可以實現高能藍光發射，并與Ho構建一個合適的能量傳遞通道，通過調節Ho的摻雜量，可改善Ho的發光，同時實現高能紅光發射，且紅光發射半峰寬窄，發光效率高，結構穩定。另外，該發光材料不含重金屬鉛，可避免材料對人體和環境的危害。

技術領域

本申請屬于材料技術領域，尤其涉及一種稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料及其制備方法，以及一種發光器件。

背景技術

具有高效且穩定的自陷激子(STE)發射的金屬鹵化物鈣鈦礦，因其超寬帶發射而成為有前途的白光磷光體。目前，顯示和照明設備的一個基本要求是顏色的準確表達。然而，由于缺乏具有窄半峰全寬(FWHM)的高飽和紅色發光無機無鉛鈣鈦礦材料，因此擴大色域和實現高顯色指數仍然是一個基本挑戰。

相比于其他元素而言，鑭系元素離子具有豐富的4f電子態，通常表現出豐富而獨特的發射光譜線寬。然而，由于鑭系元素中f-f宇稱禁戒躍遷特性，其對光的吸收較弱，直接摻雜往往具有較低的熒光量子產率(PLQY)。因此，在金屬鹵化物鈣鈦礦中構建合適的能量傳輸通道以實現高效發光仍然是一個重大挑戰。

發明內容

本申請的目的在于提供一種稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料及其制備方法，以及一種發光器件，旨在一定程度上解決金屬鹵化物鈣鈦礦發光材料的穩定性差、亮度低、半峰寬寬、發光效率低，且往往含有重金屬鉛，對環境和人體危害大的問題。

為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料，所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料的化學式為Cs₂NaIn_1-x-yCl₆:Sb_y/Ho_x，其中0＜x≤0.9，0＜y≤0.05。

進一步地，所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料的紅光發射峰為630～680nm，半峰寬為10～20nm。

進一步地，所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料的紅色熒光量子效率為70～72％。

進一步地，所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料的化學式為Cs₂NaIn_1-x-yCl₆:Sb_y/Ho_x，其中0.05＜x≤0.8，y為0.05。

第二方面，本申請提供一種上述的稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：

按所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料的化學計量比獲取銫源、鈉源、銻源、鈥源和銦源；

將所述銫源、所述鈉源、所述銻源、所述鈥源和所述銦源溶解在溶劑中進行水熱反應，冷卻結晶，得到所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料。

進一步地，所述水熱反應的步驟包括：將所述銫源、所述鈉源、所述銻源、所述鈥源和所述銦源溶解在所述溶劑中后，在1～2小時內升溫至180～200℃，保溫10～15小時。

進一步地，所述冷卻結晶的步驟包括：在30～45小時內以3～4℃/h的冷卻速率，將所述水熱反應后的體系冷卻至50℃后，在1～2小時將反應體系冷卻至20～30℃，過濾，洗滌，得到所述稀土摻雜鈣鈦礦紅光發光材料。