本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種紅色氮氧化物熒光材料及其制備方法，該熒光材料的特征為化學(xué)組成式pM（1-x）EuxO-qSi3N4-rSiO2的共熔體，其中M為Mg，Ca，Sr或Ba中一種或幾種。其中p,q,r，x分別為1.5≤p≤2，0.25≤q≤0.45，0≤r≤0.25，0.001≤x≤0.5，其制備方法為根據(jù)上述的組成式按各元素比例計(jì)算并稱取各原料用量，原料包括：含有M的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽中各種化合物，含Eu的單質(zhì)、氧化物和/或氮化物；以及含Si的氧化物、氮化物和/或能夠轉(zhuǎn)化為氧化物或者氮化物的化合物。將該原料混合，在還原氣氛下，將混合物加熱至1200℃-1600℃，進(jìn)行焙燒2-24h，隨爐冷卻至室溫。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于半導(dǎo)體照明中光致發(fā)光的紅色硅基-氮氧化物熒光材料。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的照明光源包括白熾燈和熒光燈。最先普及的是白熾燈，因其效能的緣故大量地被突光燈替代。然而就突光燈而言，由于其含有微量的Hg對(duì)環(huán)境并不友好；同時(shí),這些傳統(tǒng)光源的能效相對(duì)較低、壽命相對(duì)較短，不利于節(jié)能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。自上世紀(jì)末，GaN基藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)技術(shù)突破后，LED應(yīng)用已從顯示領(lǐng)域發(fā)展到背光照明、裝飾照明、交通信號(hào)照明，并已開始進(jìn)入以白光LED (WLEDs)為主的普通照明應(yīng)用。與傳統(tǒng)的照明技術(shù)相t匕，白光LED (WLEDs)具有顯著的優(yōu)勢(shì):包括體積小、耗電量低、發(fā)熱量小、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)際上商業(yè)應(yīng)用最廣泛的WLEDs技術(shù)是采用黃色熒光粉(如日本日亞化學(xué)公司具有專利技術(shù)的(YhGda)3(AlgGab)5O12:Ce3+，簡(jiǎn)稱YAG:Ce)與藍(lán)色LED芯片結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)的，該方法雖然可獲得高效的白光LED光源，但該光源由于缺乏紅色(600nm或更長(zhǎng)波長(zhǎng))成分，所以存在顯色·指數(shù)偏低、色溫偏高O5500K)以及高溫光衰嚴(yán)重等缺點(diǎn)，很難以滿足普通照明“暖白光”的需求。為解決上述缺陷，許多的方案已經(jīng)提出，例如科學(xué)家們嘗試在上述體系中加入紅色熒光材料或通過(近)紫外芯片與紅、綠、藍(lán)三色熒光材料結(jié)合獲得顯色指數(shù)高、同時(shí)色溫低的WLEDs。因此，無(wú)論使用藍(lán)光或(近)紫光芯片，均需研發(fā)發(fā)光性能優(yōu)異的紅色熒光材料。到目前為止能夠被(近)紫外或藍(lán)光激發(fā)的紅色硅基氮(氧)化物熒光材料及制備方法少有報(bào)道。其中兩種性能最好的紅色熒光材料是Sr2Si具和CaAlSiN3,但是它們制備困難，成本高，不利于大量工業(yè)生產(chǎn)。因而開發(fā)新型的發(fā)光效率高、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、制備方法簡(jiǎn)便的紅色熒光材料大勢(shì)所需。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有紅色熒光材料制備困難、成本高、不利于大量生產(chǎn)的缺陷，本專利技術(shù)提出，其技術(shù)方案如下:—種紅色氮氧化物突光材料，其為化學(xué)組成式pM (1_x)0-qSi3N4-rSi02:xEu的共熔體，其中M為Mg，Ca，Sr或Ba中一種或幾種。其中p，q，r，x分別為1.5≤p≤2，0.25 ≤ q ≤ 0.45,0 ≤ r ≤ 0.25,0.001 ≤ x ≤ 0.5。作為本技術(shù)方案的優(yōu)選者，可以在如下方面體現(xiàn):較佳實(shí)施例中，該熒光材料其基本結(jié)構(gòu)為由α ’ -Sr2SiO4組成的正交晶體結(jié)構(gòu)。較佳實(shí)施例中，其中的Si可以被B、Al、Ga和Ge中的一種或幾種組合部分取代，所取代的摩爾百分比為O 15%較佳實(shí)施例中，在發(fā)射光譜中發(fā)射峰值波長(zhǎng)范圍為500nm-700nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長(zhǎng)范圍為300nm-550nm。較佳實(shí)施例中，在發(fā)射光譜中發(fā)射峰值波長(zhǎng)范圍為600nm-650nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長(zhǎng)范圍為380nm-480nm。作為制備上述材料的基本方法，可以按如下方式體現(xiàn):一種紅色氮氧化物熒光材料的制備方法，包括以下步驟:I)根據(jù)化學(xué)組成式pM a-x)Eux0-qSi3N4-rSi02,按各元素比例計(jì)算并稱取各原料用量，式中 P，q，r，x 分別為 1.5 ≤ P ≤ 2，0.25 ≤ q ≤ 0.45，0 ≤ r ≤ 0.25，0.001 ≤ x ≤ 0.5，其中該原料包括:含有M的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種化合物，其中M為Mg，Ca, Sr或Ba的一種或幾種；含Eu的單質(zhì)、氧化物、氮化物中的一種或其幾種組合；以及含Si的氧化物、氮化物、能夠轉(zhuǎn)化為氧化物或者氮化物的化合物中的一種或幾種組合。2)將上述原料混合，在還原氣氛下，將混合物加熱至1350°C -150(TC，進(jìn)行焙燒3_8h，隨爐冷卻至室溫。該制備方法的優(yōu)選者可以按如下體現(xiàn):所述步驟2)中將該原料混合后，還加入助熔劑，該助溶劑包括Η3Β03、四硼酸鋰以及Ba2+，Sr2+Ca2+, Mg2+，Li+,A13+, Eu3+和Y3+中的一種或幾種組合的氟化物、氯化物、碳酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種組合。較佳實(shí)施例中,所述步驟2)中還原氣氛為氮?dú)?、氫氣或氨氣中的一種或幾種混合氣氛。本專利技術(shù)帶來(lái)的有益效果是:1.本專利技術(shù)提供的紅色氮氧化物熒光材料，提供了半導(dǎo)體照明中高顯色性所需的紅色光譜，同時(shí)具有高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，制備方法簡(jiǎn)便、易大量生產(chǎn)，極具產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)光轉(zhuǎn)換效率高。2.本方案具有很強(qiáng)的適用性，通過調(diào)節(jié)堿土金屬的Sr和Ba的比例，可以獲得發(fā)射波長(zhǎng)在610nm-630nm范圍的紅光，增加熒光粉材料在對(duì)激發(fā)光譜特別是藍(lán)光區(qū)域的吸收，提高材料的光轉(zhuǎn)換效率，可以方便地通過參數(shù)設(shè)置得到適用不同產(chǎn)品的方案。以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明:附圖說明圖1:本專利技術(shù)實(shí)施例1的XRD衍射圖譜圖2:本專利技術(shù)實(shí)施例1的激發(fā)光譜3:本專利技術(shù)實(shí)施例1的發(fā)射光譜4:本專利技術(shù)實(shí)施例2的激發(fā)光譜5:本專利技術(shù)實(shí)施例2的發(fā)射光譜6:本專利技術(shù)實(shí)施例3的激發(fā)光譜7:本專利技術(shù)實(shí)施例3的發(fā)射光譜8:本專利技術(shù)實(shí)施例3的熱猝滅曲線圖具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步了解本專利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本專利技術(shù)的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本專利技術(shù)權(quán)利要求的限制。實(shí)施例1按照化學(xué)式1.98Sr0-0.4Si3N4_0.13Si02: 0.02Eu 組成稱取 2.1960gSrC03,0.0601gSi02,0.4209gSi3N4 和(λ 0220gEu203，研磨 30_60min，使原料混合均勻。將混合后的粉體放入BN坩堝內(nèi)，放入管式氣氛爐中，通入混合還原氣體即流動(dòng)的N2/NH3 (其體積比為5/1)還原氣氛中，以10°C /min的升溫速率升至1000°C，然后再以5°C /min的升溫速率升至1450°C，保溫4h，然后以10°C /min的速率降至500°C后自然冷卻至室溫，將得到的粉體取出研碎成粉末即得到所需的熒光粉材料。圖1顯示所得熒光材料的XRD圖譜，其基本結(jié)構(gòu)為由α ’ -Sr2SiO4組成的正交晶體結(jié)構(gòu)。圖3顯示了，所得熒光材料被近紫外至藍(lán)光寬波段特別是圖2中的激發(fā)光譜激發(fā)發(fā)出明亮的紅光，峰值波長(zhǎng)為617nm。實(shí)施例2按照化學(xué)式1.68Sr0-0.3Ba0_0.45Si3N4:0.02Eu 組成稱取 1.8638gSrC0s,0.4440gBaC03,0.46 76gSi3N4 和 0.0220gEu203，研磨 30mins_60mins，使原料混合均勻。將混合后的粉體放入BN坩堝內(nèi)，放入管式氣氛爐中，通入混合還原氣體即流動(dòng)的N2/NH3(其體積比為5/1)還原氣氛中，以8°C /min的升溫速率升至1000°C，然后再以5°C /min的升溫速率升至1500°C保溫5h，然后以5°C /min的速率降至500°C后自然冷卻至室溫，將得到的粉體取出后研碎成粉末即得到所需的熒光粉材料。圖5顯示了，所得熒光材料被近紫外至藍(lán)光寬波段中圖4的激發(fā)光譜激發(fā)，發(fā)出明亮的紅光，峰值波長(zhǎng)為620nm。實(shí)驗(yàn)證明，通過調(diào)節(jié)堿土金屬的Sr和Ba的比例，可以使發(fā)射波長(zhǎng)在625nm-615nm范圍波動(dòng)，增加熒光粉材料在對(duì)激發(fā)光譜特別是藍(lán)光區(qū)域的吸收，提高材料的光轉(zhuǎn)換效率，可以方便地通過參數(shù)設(shè)置得到適用不同產(chǎn)品的方案。實(shí)施例3按照化學(xué)式1.94Sr0-0.本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種紅色氮氧化物熒光材料，其特征在于：其為化學(xué)組成式pM（1?x)EuxO?qSi3N4?rSiO2的共熔體，其中M為Mg，Ca，Sr或Ba中一種或幾種。其中p,q,r，x分別為1.5≤p≤2，0.25≤q≤0.45，0≤r≤0.25，0.001≤x≤0.5。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種紅色氮氧化物熒光材料，其特征在于:其為化學(xué)組成式pM(1_x)Eux0-qSi3N4-rSi02的共熔體，其中M為Mg，Ca，Sr或Ba中一種或幾種。其中P，q, r, x分別為1.5彡p彡2，0.25 ^ q ^ 0.45,0 ^ r ^ 0.25,0.001 ^ x ^ 0.5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種紅色氮氧化物熒光材料，其特征在于，其基本結(jié)構(gòu)為由α ’ -Sr2SiOji成的正交晶體結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紅色氮氧化物熒光材料，其特征在于:其中的Si可以被B、Al、Ga和Ge中的一種或幾種組合部分取代，所取代的摩爾百分比為O 15%。4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種紅色氮氧化物熒光材料，其特征在于:在發(fā)射光譜中峰值波長(zhǎng)范圍為500nm-700nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長(zhǎng)范圍為300nm_550nm。5.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種紅色氮氧化物熒光材料，其特征在于:在發(fā)射光譜中峰值波長(zhǎng)范圍為600nm-650nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長(zhǎng)范圍為380nm_480nm。6.一種紅色氮氧化物熒光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)根據(jù)化學(xué)組成式PM(1_...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙爭(zhēng)妍，陳友三，張銳麗，魏嵐，楊志剛，王闖，王育華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廈門通士達(dá)新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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