專利名稱：單基質單摻雜鋁酸鑭全色可調熒光體及制作方法
單基質單^^,鮑可調熒光體及制肪法fe^領域本發(fā)明屬 1電材料和器#^術領域，特別涉及一種由近紫外光、激發(fā)單基質單摻雜^fe可調熒光體，以i^a3i改變制備工藝和^^離子實m^色調控的方法。背景絲l廣義的"鮑"白光的含義應該具有可見光的連續(xù)光譜，不僅色坐標要縱白光區(qū)域，而且要誕黑# 線，這樣就具有很高的顯色性，如曰光，而A^"白光'拔照三基色配 色原理，也會辦3ffii高度不纖的特定鵬波長的光，如雙光、三光或多光譜，按比例混合成高 顯色白光，實際上，現(xiàn)有的GaN/YAG:Ce3+和三基色熒光燈正是按此設計的。高效率的節(jié)能突光燈和以白光二極管固態(tài)照明技術瞎同時存在，傳統(tǒng)的，生白熾燈即將被替代。在這兩種白光器4牛中，基本原理都^用光 混合熒光#$1換合成白光。例如，在用于 固態(tài)照明的GaN基單芯片白光二極管技術中，460 nm的藍光織YAG:Ce3+ff SrS:Eu2+紅粉轉換 形成白光，或者用藍紫光、M:紅、藍、1基色粉形成白光。再如，對緊湊型或細管型熒光燈， 我國以及歐、美國家采用鋁麟體系，日本采用磷麟體系的三基色混糊調制白光。顯然，這 樣一種多組分混合熒光4材卩器件，存在一系列明顯缺點 級各顏色熒 粒的折射 —致， 導致光子能量在不同晶格之間的傳播衰減；各色熒光體的吸收、激發(fā)和皿光譜、，和效 一致，存在再吸收倉遣耗散問題；配色混料不容易均勻，二極管的發(fā)鵬色隨驅動電壓和熒光體 涂層厚度的變化而漂移，M升高導繊色漂移和熱劣化，不容易獲得穩(wěn)定的發(fā)繊色；現(xiàn)有的 硫化物紅粉不穩(wěn)定，難以滿足白光配色的高性能紅 分的要求。采用對目多譜的^fe熒光材料， 對解決目前白光混合熒光條在的共性問題，具有量大面廣的行業(yè)技術^t作用和錢市場價值。 非慘雜型"單相"無機突^=才料的典型例子有基于量子尺寸5鵬的CdSe量子點白光技術，磷 ,鋅配，型白光技術，但是，一^^分毒性駄，棘耐化學、熱和輻射穩(wěn)定性離蹉。另外一大類共摻雜型無機單基質全色熒光體包括MgnSrL9Si04:Ei +, 3&8206:063+3112+, SrB4Ch:lV+Zn2+, SrMgzCPC^Ei^AIn2, SrZn2(P04)2:EuMi以及Ba3MgSi20g:Eu2+^Mn2+這樣一^f本 系，其中用Eu2+和Mn2+鄉(xiāng)是一個通常采用的技術，創(chuàng)門的共同特點是在單相晶格內，利用Eu離子的5d^4fiKaaM藍光，利用Mn2+的dKiJ^i，紅光。但是，由于M產(chǎn)的皿為自, 戒和宇稱^戒的(ki皿，對紫外光吸收很弱，導致直接激發(fā)的熒光也很弱，因此Mn離子的紅光 皿的會遣，來自于^Eu離子的藍光發(fā)光中心的倉gM傳遞。這樣，業(yè)界逐漸形成的共識認為， 這種雙波鵬合成的白光的顯色性不高，由于Eii-Mn晶格賺能量傳遞和弛豫的結果，導致發(fā)光 效率斷氏，并且只依靠Mn離子皿紅光的效率低，也一！^光材茅頓解決的5iM。在單一無機基質內，只摻^種離子就能高效率ait白光的熒光體就更具有競爭力，并且，根據(jù)白光的不同照明和顯示用途，對白光的色溫如冷白、暖白和顯色性需要，要求對單基質^fe mr特性如紅綠藍三光弓艘l;爐fi^制，進而對白她溫、M標和顯色指數(shù)倉嫩進fiH周整。
發(fā)明內容本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術中存在的戰(zhàn)問題，！^i共一種單基質內單摻雜稀土 離子的鋁,^fe可調熒光體及其制f^t去和在白光器件中的應用。具體地說，不摻Mn，只摻Eu，在單一相的M級立方媽鈦礦型結構的LaA103熒M^立晶格內，只需要單一藍紫光、紫光芯片光激發(fā)，就可以ait多譜帶和牽，光譜的^fe光直^^成白光。本發(fā)明,的顏色可調的單基質單摻^S,^fe熒光體，其熒光體化學式為LauA103:Eua, Li+b，其中按摩爾數(shù)量計，0.02Sa幼.2， 0.(XKfe0.4。戶; i兌的熒光《枯250nm400nm近紫外光 下，可同時有^#波長為440mn皿，515nm 鄉(xiāng)就和592、 618mn紅光的三個皿帶，合成白光。一種戰(zhàn)的鮑熒光體的制^^法，該方 雄括第一、按照鮑熒光體的化學式LakA103:Ei^，Li+b計，稱量Jf需原料，其中，0.02^a幼.2， 0.(X^bS0.4。原料均細分豐形屯99 99.9。/。的La203、 A1203、 Eu20 和Li2C03。第二將上步稱S0的原料溶入酒精中形成孚談；將孚談細聲波中振蕩10-30 ，后，在 50-100度下千Mf尋到白色粉末；第三、將上步所得的粉末aA7jC平管式爐內，以1€2的{特只百分比為5%-20%的化+112混^ 體為還原氣氛，120(TC-16(XrC灼燒148個小時，即可得到戶腿的鉍熒光體。本發(fā)明所說的^fe熒光體為光譜性質、色溫可調的熒光體，其調節(jié)方法^lil控制制備工藝 剝牛包括灼燒時間、灼燒ffi，還原氣氛中H2靴匕例以及電荷補償劑Li+的添加濃度，從而實現(xiàn) 她熒光體的顏色可調。一種戶，的^fe熒光體的應用，用作封裝白光器件中{頓的熒光體，制作白光器件。所述的全色熒光體可以用作紫外激發(fā)的色溫可調的白光發(fā)光二極管或熒光燈中使用的熒光體。本發(fā)明的儲繊極鄉(xiāng)本發(fā)明 的顏色可調的單基質單摻^,*^熒光體，在波長為250400nrn光,下，鋁,基熒光體可同時發(fā)針波長為440nm藍光，515nm綠光和592、 618nm紅光的^fe光譜，并可合成白光，其中艦為基質中Eu2+的特征鄉(xiāng)，而敏和紅光為基質中可以控制的Eu3+的特征皿。用這個熒光體可以封 白光器件。本發(fā)明 的^熒光體的紅、藍、綠三皿帶^g比可以Mil說述的調控方》珠改變，從 而超U調整白光的色坐標、色溫和顯色指數(shù)的目的。這些調控前跑括調節(jié)灼燒時間、灼燒溫 度，還原氣氛，以及電荷W嘗劑Li+的添加濃度。MiiS些方法可有效的實J腿種單基質她熒光 體的顏色調控。
圖1是鋁,熒光體的X射線衍射圖；圖2是在310納米波長光激發(fā)下，熒光體的皿光譜以及^^:光譜圖譜圖3是不同摻雜濃度熒光體的魏光譜圖4在不同灼燒 下，熒光體的ait光譜圖5不同灼燒時間熒光體的，光譜圖6不同電荷補償劑Li+添加量，熒光體的鄉(xiāng)光譜圖7±3￡~^些樣品的，圖。具^ 式本發(fā)明麟的顏色可調的單基質鋁,^fe可調熒光體，其化學成分為LakA103:EUa,Li+b， 其中按摩爾數(shù)量計，0.02^a幼2， 0.0(Kfe0.4。按照化學式的比例，采用含量為99^99.9%的La203、 Al203、 Eu203和Li2C03按ifi比混合溶A5鵬精中形成孚談；將乳漿，聲波中振蕩10-60， 后，在50-100度下千燥。所得的粉末在不同H2比例的N2+H2混合還原氣氛中在一定鵬下灼燒 數(shù)小時。按熒光體的化學式LauA103:Eue，Li+b(a^0.02， 1)=0.00)計，按計量比將稱敏的原料G.1933g La203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3)溶入酒精中形成孚成；將乳漿細聲波中振蕩10溯后在 50度下干燥。所得的粉末在H2比例為8e/c的N2+H2混合還原氣氛中:feK平管式爐內140(rC灼燒4 小時。附圖1中為實施例1產(chǎn)品的X射線衍射圖，附圖2是在310納米波長光im下的M光譜 以及其驗光譜。鄉(xiāng)例2按熒光體的化學5tLa"A103:Eua,Li+b (a=0.02、 0.04、 0.06、 0.08、 0.10， b=0.00)計，按計量 比將稱觀的原料(a^0.02時，3.1933gLa203， 1.0196gAl2Q3， 0.0704gEu2O3; a咱.04時，3.1282g La203， 1.0196gAl2Q3， 0.1408gEu2O3; ai.06時，3.0630gLa2O3， 1.0196gAl2O3， 0.2112gEu2C>3; ai.08時，2.9978gLa203， 1.0196gAl2O3， 2816gEu203; a^0.10時，29327gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.3520gEu2O3;)溶入酒精中形成孕談；將孚談頓聲波中振蕩30頒后在70度下千燥。所得的粉 末^H2比例為8n/。e^2+H2混合還原氣氛中:feK平管^t戶內140(rC灼燒4小時。圖3是實施例2的鎌 光譜。鄉(xiāng)例3按熒光體的化學50ahA103:Eu^Li+b(a^0.04， b^0.00)計，按ifS比將稱40的原料(3.1282g La203， 1.0196gAl2O3， 0.1408gEu2O3)溶入酒精中形成孚談；將乳漿魏聲波中振蕩50分鐘后在 90度下^P燥。所得的粉末^EH2比例為8M的N2+H2混合還原氣氛中^7K平管式爐內分別在15(XrC， 1400'C， 1300°C， 120(TC，灼燒4小時。附圖4是不同灼燒，下的發(fā)射圖譜?？椑?按熒光體的化學sO^A103:Eua, Li+b(a=0.04， bK).00)計，按ifM比將稱量好的原料((3.1282g La203， 1.01%gAl2O3， 0.1408gEu2O3)溶入酒精中形成乳漿；將孚1^細聲波中振蕩50，后在 90度下千燥。所得的粉末^H2比例為8y。的N2+H2混統(tǒng)原氣氛中在水平管式爐內分別在140(TC分 另ij灼敏、4、 6、 8小時。附郞是不同灼燒時間的魏圖譜。用戶腿鋁,S^fe熒光體顆粒與紫^GaN基芯片一^f裝，制作顯色指縱80以上，色溫婦000-10000K范圍內范圍的白光二極管。 郷例5按熒光體的化學式LauA103:EUa,Li+b (a=0.02， b=0.00、 0.02、 0.04、 0.06)計，將稱量好的原 料(bK).00時，3.1933gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3; b=0.02時，3.1933gLa203， 1.0196g Al203， 0.0704gEu2O3， 0.0152gLi2CO3; b=O.04時，3.1933gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3， 0.0305gLi2CO3; bH).06時，3.1933gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3， 0.0457gLi2CO3)溶入 酒精中形戯L漿；將 談頓聲波中振蕩60，后在100度下千燥。所得的粉末在壓比例為8% 的N2+H2混合還原氣氛中婦JC平管式爐內14(XTC灼燒4小時。附圖6為實施例5樣品的mf光譜。 圖7是戰(zhàn)一些樣品的色度圖，La^A103:Ei^Li+b(T， h),其中a， b分別為Eu和Li的濃度，T為 灼;^溫度，h為灼燒時間。
權利要求
1、一種顏色可調的單基質單摻雜鋁酸鑭基全色熒光體，其特征在于所說的熒光體化學式為La1-aAlO3:Eua，Li+b，其中按摩爾數(shù)量計，0.02≤a≤0.2，0.00≤b≤0.4；這種熒光體在波長為250nm～400nm光激發(fā)下，可同時有發(fā)射波長為440nm藍光，515nm綠光和592、618nm紅光的三個發(fā)射帶，合成白光。
2、 一種權利要求l戶腿的鮑熒光體的帝ij作方法，辦征在于該方f跑括第一、按照鮑熒光體的化學式L^A103:Eua, Li+b計，稱M^需原料，其中，0.02^ a0.0(K b幼.4;原料均采用分析純99 99.9%的1^203、 A12C>3、 Eu203和Li2C03;第二將上步稱量好的原料溶入酒精中形成 L漿；將乳漿頓聲波中振蕩10^60 ，后，在 50-100度下千激尋到白色粉末；第三、將上步所得的粉末aA水平管式爐內，以H2的^材只百分比為5c/o-20T。的N2+H2混^ 體為還原氣氛，1200。C-160(rC灼燒l-48個小時，即可得到戶腿的鮑熒光體。
3、 一種權利要求1所述的鮑熒光體的應用，辦征在于該^fe熒光體可用于白光器件中使 用的熒光4本。
4、 根據(jù)權利要求3戶，的自，其特征在于戶，的^fe熒光體為光譜M、色溫可調的熒光體。
5、 根據(jù)權利要求4戶腿的細，其特征在于臓的光譜頓、色溫可調熒光體的調駄跑 括調節(jié)制備工S1程中的灼燒時間、灼燒離，還原氣氛，以及電荷州嘗劑Li+的添加濃度。
6、 根據(jù)權利要求5戶，的應用，，征在于聽悉的調^"法具體指，灼燒時間的范圍是1-48 小時，灼燒鵬范圍1200°C-1600°C，還原氣氛的變化范圍是氏的#^只百分比為5%-20%，電荷 豐M嘗劑Li+的添加濃度為0.0(K b幼.4 。
7、 根據(jù)權利要求3戶，的應用，，征在于戶 的白光器件，所述鋁,^&熒光體顆 粒與紫光GaN基芯片一^f裝，審,色溫在2000-10000 K范圍內可調的白光發(fā)光二極管。
8、 根據(jù)權利要求3所述的應用，，征在于所述的照明器件以用所述鋁MS^熒光體顆 粒制作的節(jié)能型白光熒光燈。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顏色可調的單基質單摻雜鋁酸鑭基全色熒光體及制作方法，屬于光電材料和器件技術領域。熒光體的化學式為La_1-aAlO₃:Eu_a，Li⁺_b，其中按摩爾數(shù)量計，0.02≤a≤0.2，0.00≤b≤0.4；這種熒光體在波長為250nm～400nm光激發(fā)下，可同時有發(fā)射波長為440nm藍光，515nm綠光和592、618nm紅光的三個發(fā)射帶，合成白光。其制作過程是將稱量好的原料溶入酒精中形成乳漿，經(jīng)超聲振蕩和干燥制成粉末，再以N₂+H₂混合氣體為還原氣氛，高溫灼燒制得。通過調節(jié)制備工藝條件過程，包括灼燒時間、灼燒溫度、還原氣氛、以及電荷補償劑Li⁺的添加濃度，可有效調控熒光體光譜性質。這種全色熒光體可用于白光發(fā)光二極管、熒光燈等白光器件。
文檔編號C01F17/00GK101402860SQ200810152148
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權日2008年10月8日
發(fā)明者于文惠, 劉凌云, 劉艷花, 李雪征, 毛智勇, 王達健 申請人:天津理工大學