專利名稱：一種硅基氮氧化物熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED用熒光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種可被紫外、紫光或藍光LED 芯片有效激發(fā)的硅基氮氧化物熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
白光LED照明由于具有節(jié)能、環(huán)保、安全、壽命長等優(yōu)點，近年來已經(jīng)得到各國政府和企業(yè)界的極大推動和發(fā)展。實現(xiàn)白光LED照明的主要方式有兩種(1)藍光LED芯片激發(fā)黃光熒光粉，藍光和黃光混合成白光；(2)紫光(或紫外)LED芯片激發(fā)紅、綠、藍三種熒光粉，紅、綠、藍光混合成白光。硅基氮氧化物LED具有高光效、高色穩(wěn)定性、色溫可調(diào)性、高顯色性等優(yōu)勢，而其中以紫光(或紫外)LED芯片激發(fā)綠色、藍色熒光粉的硅基氮氧化物為基質(zhì)的熒光粉是目前白光LED熒光材料研究與應用的一個重點。現(xiàn)有的硅基氮氧化物熒光粉制備工藝復雜，原材料價格高，以至無法有效降低成本。另外，現(xiàn)有技術(shù)所制取的硅基氮氧化物熒光粉多為相成分復雜的多相共存的混合物，實驗重復性困難，實驗原料的變化或燒結(jié)條件的變化都會導致產(chǎn)品性能的不同，因此所制備的熒光粉發(fā)光參數(shù)不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有熒光粉原材料制備工藝復雜、重復性差、成本高的技術(shù)問題，提供一種制備原料簡單易得，制備工藝簡便且重復性好、經(jīng)濟成本低的硅基氮氧化物熒光粉。本發(fā)明另一目的在于提供一種簡便的上述硅基氮氧化物熒光粉制備方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的硅基氮氧化物熒光粉的化學通式為 (YhCex)4Si2_yAly07+yN2_y，其中，0 < χ 彡 0. 2，0 < y 彡 0. 25。該熒光粉按以下步驟制備
(1)按照化學式(YhCex)4Si2_yAly07+yN2_y，其中，0< χ ^ 0. 2,0 < y ^ 0. 25 的摩爾配比稱量原料二氧化硅；三氧化二釔；三氧化二鋁；二氧化鈰；多晶硅；
(2)將原料充分混合于無水乙醇或蒸餾水中研磨；
(3)將研磨后的粉末在烘箱中烘干；
(4)將烘干后的粉末用壓片機壓片；
(5)將壓片置于高溫爐中，充分抽真空后，充入隊氣或隊/吐混合氣體，升溫至1600-1640°C，燒結(jié)3-5小時；
(6)隨爐冷卻并取出樣片，研磨即得熒光粉。所述制備方法中，第(3)步中烘干溫度為40_45°C。所述制備方法中，第(4)步中壓片機壓片時壓強約8_12MPa。所述制備方法中，第(5)步中，充入隊氣或RAl2混合氣體至壓力0. 3-1. OMpa0本發(fā)明的硅基氮氧化物熒光粉具有以下特點
(1)本發(fā)明熒光粉材料的激發(fā)光譜為寬帶譜，呈現(xiàn)單峰或雙峰寬譜結(jié)構(gòu)，主激發(fā)波帶處于350-400nm ；發(fā)射光譜為單峰寬帶光譜，發(fā)射波帶處于400-650nm ；
(2)本發(fā)明材料含有多種發(fā)光中心，其光譜包含多組發(fā)光光譜；
(3)本發(fā)明材料的激發(fā)波段和發(fā)射波段可調(diào)，可滿足不同的實際應用要求。本發(fā)明材料具有的優(yōu)點
(1)首次制備Ce3+離子激SY4Si2_yAly07+yN2_y系列陶瓷基熒光材料；
(2)制備原料簡單易得，經(jīng)濟成本低；
(3)本發(fā)明材料的物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，可經(jīng)久耐用；
(4)本發(fā)明材料無毒、不易潮解、對環(huán)境無污染；
(5)本發(fā)明材料在350-400nm波段具有強激發(fā)峰，可被紫外或紫光、藍光LED芯片有效激發(fā)；
(6)本發(fā)明材料在450-600nm波段具有強發(fā)射峰，可高效地發(fā)射藍光或綠光；
(7)通過改變材料體系中Ce和Al的含量，可對本發(fā)明材料的激發(fā)和發(fā)射譜帶位置、光譜強度等光學參數(shù)進行調(diào)制，以滿足制備不同器件的材料要求。本發(fā)明的有益效果為
(1)本發(fā)明的熒光粉制備工藝燒結(jié)時間短，溫度低，而且所制備熒光粉為單相多晶粉末，只包含一種物質(zhì)單元，因此，本發(fā)明材料制備工藝簡便，制備重復性好，所制備熒光的發(fā)光性能便于控制，適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。(2 )本發(fā)明材料的發(fā)光光譜隨元素Ce或Al的含量不同而發(fā)光性能不同，即可通過調(diào)制Al的含量來改變本發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜，使之適用于不同條件的發(fā)光產(chǎn)品。本發(fā)明材料潛在的應用范圍
(1)作為熒光粉體材料應用于白光LED照明器件、等離子體顯示器件、液晶顯示器件
等；
(2)基于本發(fā)明材料制作的器件，可應用于多種顯示或照明系統(tǒng)中，如道路照明、景觀照明、室內(nèi)照明、交通指示照明、汽車照明等。


圖1為本發(fā)明提供的實施例1所制熒光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。圖2為本發(fā)明提供的實施例2所制熒光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。圖3為本發(fā)明提供的實施例3所制熒光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。圖4為本發(fā)明提供的實施例1、實施例2及實施例3得到的熒光材料的發(fā)射光譜在 CIE-1931表色系統(tǒng)中的色品坐標。圖5為本發(fā)明提供的實施例1得到的熒光材料的X射線粉末衍射譜。本衍射譜與單一純相材料Y4Si2O7N2的標準衍射譜(JCPDS No. 86-1106)符合很好。但兩套衍射譜也有區(qū)別，區(qū)別在于實施例1的某些衍射峰在峰位上有漂移。
具體實施例方式實施例中所用如下原料均為市售購得。二氧化硅純度> 99. 99%;三氧化二釔純度> 99. 99%;三氧化二鋁純度 >99. 99% ；二氧化鈰純度> 99. 99% ；多晶硅粉末純度> 99. 9%。
實施例1
按化學式(YQ.M(^atll)4Si1.^la25CV25K75中各元素摩爾配比稱量原料A2O3粉末1. 0001 克、多晶硅粉末0. 0275克、SiO2粉末0. 0589克、Al2O3粉末0. 0286克、CeO2粉末0. 0155克。 充分混合后置于研缽中，加入適量無水乙醇至物料被淹沒，研磨2小時。將研缽置于烘箱中，設置溫度40°C，烘干15分鐘。將粉末取出壓片，壓片壓強8MPa，壓片厚度約6mm，直徑 8mm。置于高溫爐中，充分抽真空，注入隊至0. 3MPa，升溫至1600°C，加熱3小時。隨爐冷卻。取出樣品后研磨，測試光譜。實施例2
按化學式(Ya96Ceatl4)4Si1./Ia2CV2Nu中各元素摩爾配比稱量原料=Y2O3粉末1.0002 克、多晶硅粉末0. 0285克、SiO2粉末0. 0611克、Al2O3粉末0. 0228克、CeO2粉末0. 0635克。 充分混合后置于研缽中，加入適量蒸餾水至物料被淹沒，研磨2小時。將研缽置于烘箱中， 設置溫度45°C，烘干15分鐘。將粉末取出壓片，壓片壓強8MPa，壓片厚度約6mm，直徑8mm。 置于高溫爐中，充分抽真空，注入隊至0. 5MPa，升溫至1640°C，加熱5小時。隨爐冷卻。取出樣品后研磨，測試光譜。實施例3
按化學式(Y0.8Ce0.2)4SiL95Al0.0507.O5Nl95中各元素摩爾配比稱量原料=Y2O3粉末1. 0004 克、多晶硅粉末0. 0826克、SiO2粉末0. 1479克、Al2O3粉末0. 0076克、CeO2粉末0. 0956克。 充分混合后置于研缽中，加入適量無水乙醇至物料被淹沒，研磨2小時。將研缽置于烘箱中，設置溫度40°C，烘干15分鐘。將粉末取出壓片，壓片壓強8MPa，壓片厚度約6mm，直徑 8mm。置于高溫爐中，充分抽真空，注入隊至1.01^￡1，升溫至16201，加熱4小時。隨爐冷卻。取出樣品后研磨，測試光譜。
權(quán)利要求
1.一種硅基氮氧化物熒光粉，其特征在于化學通式為(Y1ICex)4Si2VVlyCVyN2^其中，0 < X ^ 0. 2,0 < y ^ 0. 25。
2.權(quán)利要求1所述的硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于按以下步驟制備(1)按照化學式(YhCex)4Si2_yAly07+yN2_y，其中，0< χ ^ 0. 2,0 < y ^ 0. 25 的摩爾配比稱量原料二氧化硅；三氧化二釔；三氧化二鋁；二氧化鈰；多晶硅；(2)將原料充分混合于無水乙醇或蒸餾水中研磨；(3)將研磨后的粉末在烘箱中烘干；(4)將烘干后的粉末用壓片機壓片；(5)將壓片置于高溫爐中，充分抽真空后，充入隊氣或隊/吐混合氣體，升溫至1600-1640°C，燒結(jié)3-5小時；(6)隨爐冷卻并取出樣片，研磨即得熒光粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于， 第(3)步中烘干溫度為40-45°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于， 第(4)步中壓片機壓片時壓強約8-12MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于，第(5)步中， 充入隊氣或N2/H2混合氣體至壓力為0. 3-1. OMPa0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅基氮氧化物熒光粉及其制備方法，硅基氮氧化物熒光粉的化學通式為(Y1-xCex)4Si2-yAlyO7+yN2-y，其中，0＜x≤0.2，0＜y≤0.25。該熒光粉按以下步驟制備按照化學式的摩爾配比稱量原料二氧化硅；三氧化二釔；三氧化二鋁；二氧化鈰；多晶硅；將原料充分混合，加入適量無水乙醇并充分研磨；將研磨后的粉末在烘箱中于40-45℃溫度下烘干；烘干后的粉末壓片；將壓片置于高溫爐中，充分抽真空后，充入N2氣或N2/H2混合氣體至壓力為0.3-1.0MPa；升溫至1600－1640℃，燒結(jié)3-5小時；隨爐冷卻后取出樣片研磨即可。本發(fā)明的熒光粉制備原料簡單易得，制備工藝簡便且重復性好。
文檔編號C09K11/80GK102559184SQ20111045585
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者劉泉林, 楊志平, 魯法春 申請人:河北大學