一種發射主峰變化可調的熒光材料及其制備方法。涉及一種LED照明/顯示的熒光材料及其制備方法，是一種堿土氟氧硅鋁酸鹽熒光材料，化學通式表示為：Mx-zY6-x-y-zAl11-xLxO25.5-0.5kFk:yCe3+，zMn2+，其中Ce3+和Mn2+為發光中心離子，通式中：0≤x≤1.5，0.01≤y≤0.16，0≤z≤0.2，0＜k≤0.01；M為Mg2+或Ba2+，L為Si4+或Zr4+；按照化學通式，將MgO、MgF2、Al2O3、AlF3、SiO2、ZrO2、BaF2、BaCO3、MnCO3和CeO2，在密閉容器中混料，將混合物在H2氣氛下，1620℃還原爐中保溫，冷卻、破碎分級，過篩，得到堿土氟氧硅鋁酸鹽熒光材料。本發明專利技術提供一種白光LED照明/顯示用綠色、黃色、橙色發射主峰變化可調，在藍光LED激發下具有較高的發光效率、波長530～585nm的熒光材料及其制備方法。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種熒光材料及其制備方法，特別涉及一種LED照明/顯示等應用領域的熒光材料及其制備方法。
技術介紹
白光LED是一種高效、節能、環保的新型固態綠色照明技術，被譽為21世紀第四代照明光源。白光LED的實現方案主要有I)采用紅、綠、藍三基色芯片制備高顯色性白光 LED ；2)采用InGaN藍光LED激發釔鋁石榴石結構Y3Al5O12: Ce (YAG = Ce3+)黃色熒光粉；3)采用UV-LED激發紅、綠、藍熒光粉制備高顯色性白光LED。從目前白光LED照明發展技術趨勢來看，白光LED實現方式主要以熒光轉化為主，即通過藍光LED (450 470nm)激發黃色熒光粉YAG:Ce，(Ba，Sr) SiO4:Eu2+，即藍光LED+黃色熒光粉；或紫外LED (380 400nm))激發藍色、綠色和紅色熒光粉，即紫光LED+RGB熒光粉組合獲得白光LED。因此，熒光材料性能優劣對白光LED的光效、光衰及顯色性等起到了至關重要的作用。CN201110309206. 9公開了一種高溫固相法制備釔鋁石榴石結構YAG = Ce稀土熒光粉的方法，按照Y3Al5O12: Ce熒光粉化學式摩爾比稱取Y2O3或Gd2O3或它們的混合物、Al2O3或 Ga2O3或它們的混合物、CeO2及助熔劑，在高溫爐還原性氣氛中焙燒2 6小時，得到YAG: Ce 稀土熒光粉。CN201110132661.6公開了一種LED熒光粉，該熒光粉是以鈰、鉻離子或者Ce+Cr共摻為激活中心的石榴石相材料，其元素至少一種從Y和稀土中選取，至少有一種從Al、Ga、 In、Sc、V中選取，在基質中引入元素釩有利于熒光效率的改善，釩的引入有助于改善基質摻雜的晶格完整性，同時，釩摻雜能對基質中的發光中心起到熒光敏化作用，而鉻的引入更能帶來600nm以上豐富的紅色熒光成分，改善熒光粉的顯示性。CN201110186964. 6公開了一種娃酸鹽黃橙色突光粉，用通式 Sr2-x-y-zLuyBazSiO4:xEu2+表示的材料組成,式中x為銪原子的摩爾數，y為镥原子的摩爾數，z 為鋇原子的摩爾數，O. 005 ^ X ^ O. 15,0. 01 ^ y ^ O. 15,0 ^ z ^ 1.5。在460nm藍光激發下，其發射光譜為位于470 700nm的帶狀譜線，隨著鋇摻入量的增加，中心波長在515 570nm之間移動。上述CN201110309206. 9，CN201110132661. 6 的 LED 用熒光粉屬鋁酸鹽 YAG: Ce 體系；CN201110186964. 6 屬硅酸鹽(Sr，Ba)2Si04:Eu2+熒光粉，CN201110132661. 6 的熒光粉添加了有毒元素鉻作為發光離子。目前，人們使用的照明光源白熾燈和熒光燈的色溫一般都低于6000K，因低色溫光線具有穿透霧和水汽的能力強、光線柔和、路面反射率高等諸多優點，然而商用YAG:Ce熒光粉的發射光譜，發射主峰只能達到560nm，紅光成分較少，導致白光LED器件的色溫偏高 (6000 8000K)，顯色指數偏低(<80)。因此，需要通過添加橙色、紅色熒光粉來提高白光 LED的顯色性。盡管硅酸鹽熒光粉(Sr，Ba)2Si04:Eu2+具有發射主峰515 570nm變化可調特點，但是硅酸鹽材料體系熒光粉存在較大的光衰，熱穩定性低等缺點，特別是紅光部分只3能達到570nm左右，遠遠不能滿足提高白光LED顯色性的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種白光LED照明/顯示用綠色、黃色、橙色發射主峰變化可調，在藍光LED激發下具有較高的發光效率、波長530 585nm的熒光材料及其制備方法。本專利技術的應廣泛為堿土氟氧硅鋁酸鹽熒光材料，其化學通式表示為Mx_zY6_x_y_z Aln_xLx025.5_0.5kFk:yCe3+，zMn2+，其中 Ce3+和 Mn2+ 為發光中心離子，通式中0 彡 x 彡 I. 5，0.01<y<0.16，0<z<0.2，0<k<0.01;MSMg2+ 或 Ba2+，L 為 Si4+ 或 Zr4+ ;按照化學通式，將分析純的 Mg0、MgF2、NH4F、Al203、AlF3、Si02、Zr02、BaF2、BaC03、MnC03 和 CeO2，按化學組成比例配料混合，在密閉容器中混料40小時，然后將混合物在H2%< 5%氣氛下，16200C 還原爐中保溫6小時，冷卻、破碎分級，過500目篩網，得到粒度為3 20 μ m左右的堿土氟氧硅鋁酸鹽熒光材料。堿土氟氧硅鋯鋁酸鹽熒光材料晶體結構如圖I所示，在該材料體系中存在一種Y3+ 格位，兩種Al3+的格位。因為Al3+、Si4+、Zr4+離子半徑分別為O. 061，O. 040和O. 065nm，而 Y3+、Mg2+、Ba2+、Mn2+和 Ce3+離子半徑分別為 O. 089，O. 072，O. 135，O. 08 和 O. 13nm。根據離子半徑相似相近原理，Si4+，Zr4+優先取代堿土氟氧硅鋯鋁酸鹽熒光材料晶體結構中的AlO4和 AlO6格位，而Mg2+、Ba2+、Mn2+和Ce3+等離子則取代堿土氟氧硅鋯鋁酸鹽熒光材料晶體結構中的YO8格位。Ce3+的晶體場能級劈裂與周圍配位環境有著較大影響。Si4+電負性為I. 9，而Al3+ 的電負性為1.6。當一個電負性較大的Si4+離子取代電負性較小的Al3+時，使得Ce3+周圍配位場的共價性增強，導致Ce3+產生更大的能級劈裂，最低的5d軌道能級Cl1能級重心明顯下降，從而使得Ce3+的發射出現紅移。同樣原理，當Zr4+取代Al3+時，因為Zr4+的電負性為1.33，使得Ce3+周圍配位場的共價性降低，從而降低了 Ce3+的晶體場能級劈裂，最低的5d軌道能級Cl1能級重心明顯上升，從而使得Ce3+的發射出現藍移。因此，根據上述機理，調整基質組分中Zr4+，Si4+含量，可調整Ce3+格位所處的晶體場劈裂能級大小，從而使Ce3+離子發射從綠色(530nm)到黃色(570nm)變化可調。由于Zr4+，Si4+取代Al3+離子時，將產生不等價取代，容易形成缺陷，從而形成發光淬滅中心，這一點對提高稀土熒光材料發光效率是非常不利。因此，在本專利技術熒光材料體系中引入堿土離子如Mg2+、Ba2+，采用Mg2+、Ba2+不等價取代Y3+的格位，從而使得熒光材料晶體結構保持電荷平衡。然而，盡管通過摻入Si4+可使熒光粉中Ce3+離子發射從545nm紅移到570nm左右， 但是為了提高低色溫白光LED的顯色指數，需要把Ce3+發射進一步紅移。因Ce3+的最低的 5d軌道能級位于藍光460nm，在藍光激發下具有較高的發光效率，然而，Mn2+雖然在430nm — 些吸收，但是發光比較弱。因此，在本專利技術中我們設計一種Ce3+和Mn2+共摻的熒光材料體系， 利用Ce3+ — Mn2+能量傳遞原理(ET)，獲得橙色熒光材料。首先通過Ce3+離子(I1軌道能級吸收藍光，然后把能量無輻射傳遞給Mn2+離子4T1 (G)匹配能級，最后通過Mn2+的4T1 (G) -6A1 能級躍遷，實現橙色光寬帶發射，發射主峰位于585nm。本本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種發射主峰變化可調的熒光材料，其特征是為堿土氟氧硅鋁酸鹽熒光材料，化學通式表示為：Mx？zY6？x？y？zAl11？xLxO25？5？0.5kFk:yCe3+，zMn2+，其中Ce3+和Mn2+為發光中心離子，通式中：0≤x≤1.5，0.01≤y≤0.16，0≤z≤0.2，0＜k≤0.01；M為Mg2+或Ba2+，L為Si4+或Zr4+；按照化學通式，將分析純的MgO、MgF2、NH4F、Al2O3、AlF3、SiO2、ZrO2、BaF2、BaCO3、MnCO3和CeO2，按化學組成比例配料混合，在密閉容器中混料40小時，然后將混合物在H2％＜5％氣氛下，1620℃還原爐中保溫6小時，冷卻、破碎分級，過500目篩網，得到粒度為3～20μm左右的堿土氟氧硅鋁酸鹽熒光材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：倪海勇，張秋紅，王靈利，
申請(專利權)人：廣州有色金屬研究院，
類型：發明
國別省市：
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