一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括Ce:YAG晶片及固定在所述Ce:YAG晶片上的紅光發(fā)光層，同時還公開了該基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，形成一種可實現(xiàn)從綠光到紅光寬波段發(fā)光的復(fù)合光學(xué)結(jié)構(gòu)，在探測設(shè)備、照明器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
【專利說明】—種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈰離子摻雜的釔鋁石榴石(Ce = Y3Al5O12或Ce:YAG)晶體是80年代出現(xiàn)的新型無機閃爍晶體，由于具有較高的光輸出和較快的時間衰減常數(shù)等優(yōu)點，在高能物理、核物理、影像核醫(yī)學(xué)、工業(yè)在線檢測以及照明等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。除了具有相對較高的光輸出(20000Ph/MeV)和較快的時間衰減(88ns/300ns)外，Ce:YAG閃爍晶體還具有較好的光脈沖區(qū)分Y線和ct粒子能力，能發(fā)射與娃光二極管有效稱合的550nm突光,能被435nm-470nm波段的藍光激發(fā)并與之合成白光，以及具有YAG基質(zhì)優(yōu)良的物理化學(xué)等特征。同時Ce = YAG適合生長大尺寸晶體，切割加工工藝也相對簡單，能加工成各種形狀的晶片，應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛。
[0003]CeiYAG晶片具有眾多優(yōu)良性能，但主發(fā)光峰位在525nm_550nm，峰寬約65_70nm，波長相對單一，在一些需要長波長探測或者照明的場合其效用有所降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，通過在Ce:YAG晶片表面增加紅光發(fā)光層，形成一種可實現(xiàn)從綠光到紅光寬波段發(fā)光的復(fù)合光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明提供一種基于Ce = YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括Ce = YAG晶片及固定在所述CeiYAG晶片上的紅 光發(fā)光層。
[0006]優(yōu)選的，所述紅光發(fā)光層的主發(fā)光峰在580nm~660nm范圍內(nèi)。
[0007]優(yōu)選的，所述紅光發(fā)光層為摻雜紅光突光粉的紅光發(fā)光膜。
[0008]優(yōu)選的，所述紅光發(fā)光層還可以是摻雜紅光熒光粉的透明膠體層。
[0009]優(yōu)選的,所述紅光發(fā)光層是摻雜紅光發(fā)光中心的晶體、陶瓷或玻璃中的一種。
[0010]為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
[0011](I)通過提拉法、溫度梯度法或者泡生法制作Ce:YAG晶片；
[0012](2)對步驟(1)制得的Ce:YAG晶片切磨拋光得到所需尺寸的熒光晶片；
[0013](3)在步驟(2)制得的熒光晶片上增加紅光發(fā)光層。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟(3)中紅光發(fā)光層為采用物理或化學(xué)氣相沉積方法鍍的紅光發(fā)光膜。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟(3)中紅光發(fā)光層為摻雜紅光熒光粉的的透明膠體層。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟(3)中紅光發(fā)光層為固定在熒光晶片上并摻雜稀土或者過渡金屬紅光發(fā)光中心的晶體、陶瓷或玻璃中的一種。
[0017]本發(fā)明中Ce: YAG晶片的發(fā)光波段為520nm-600nm,主峰位于525nm-550nm,紅光發(fā)光層選擇發(fā)光波段在580nm~660nm范圍的熒光粉或者直接在基質(zhì)中摻雜紅光發(fā)光離子，兩波段重合形成寬發(fā)光峰，從而實現(xiàn)從綠光到紅光寬波段的發(fā)光。其中所選紅光熒光粉多為Eu元素發(fā)光，發(fā)光衰減時間為微秒量級。
[0018]采用本發(fā)明方法制得一種基于Ce: YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0019]I)成本低，加工方式多樣，工藝簡單。
[0020]2)光產(chǎn)額高，時間特性好，發(fā)射光譜寬,顯色效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖2是實施例1中鍍Eu: Y2O3膜組合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖
[0023]圖3是實施例2中涂膠方式鍍紅光熒光粉膜組合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖
[0024]圖4是實施例3中硅膠貼合Eu = YAG晶片組合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖
[0025]圖5是實施例5中復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖
[0026]圖6是實施例6中復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖
[0027]圖中，1、Ce = YAG熒光晶片；2、紅光發(fā)光層；
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0029]圖1是本發(fā)明實施例一種基于Ce = YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的示意圖，其包括Ce = YAG晶片I及固定在所述Ce = YAG晶片I上的紅光發(fā)光層2。
[0030]實施例1:
[0031 ] 用濺射法鍍Eu: Y2O3膜，首先準(zhǔn)備粉末狀Eu: Y2O3，其中Eu離子的摩爾濃度為
0.2%，用壓制的方法將其制備成塊狀靶材，將EikY2O3靶材固定在鍍膜機的陰極上，將通過提拉法制得的Ce = YAG晶片(其中Ce離子的摩爾濃度為0.3%)切磨拋光成所需的尺寸，把經(jīng)過清洗的Ce:YAG晶片，固定在正對靶面的陽極上，然后將系統(tǒng)抽至高真空(10_3帕)后充入5帕的氬氣，在陰極和陽極間加電壓，開始鍍膜，鍍膜結(jié)束后再抽真空，然后充入氮氣進行冷切，最后得到鍍Eu = Y2O3紅光發(fā)光膜的Ce = YAG晶片復(fù)合發(fā)光結(jié)構(gòu)。
[0032]圖2為實施例1鍍Eu: Y2O3膜組合結(jié)構(gòu)的發(fā)光譜圖，從圖中可以看出，鍍Eu: Y2O3膜的組合結(jié)構(gòu)具有500nm~700nm寬的發(fā)射光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)從綠光到紅光波段的發(fā)光。
[0033]實施例2:
[0034]涂膠方式鍍紅光熒光粉膜，在硅膠中加入0.05 %重量百分比的紅光熒光粉，攪拌均勻后，通過噴涂的方式均勻覆蓋到Ce = YAG晶片(其中Ce離子的摩爾濃度為0.3%，CeiYAG晶片通過溫度梯度法制得)表面，然后在120°C烘烤3小時，膠固化后即得到鍍紅光熒光粉膜的Ce = YAG晶片復(fù)合發(fā)光結(jié)構(gòu)。
[0035]圖3是實施例2涂膠方式鍍紅光熒光粉膜組合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖，從圖中可以看出，涂膠方式鍍紅光熒光粉膜組合結(jié)構(gòu)具有500nm~750nm寬的發(fā)射光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)從綠光到紅光波段的發(fā)光。
[0036]實施例3:
[0037]用硅膠貼合Eu:YAG晶片(其中Eu離子的摩爾濃度為0.2 %，通過泡生法制得)與Ce: YAG晶片(其中Ce離子的摩爾濃度為0.5%，通過溫度梯度法制得)，先對Ce: YAG晶片和Eu = YAG晶片進行表面拋光，使其具有良好的光潔度和平面度，將硅膠涂覆在Ce: YAG晶片表面，并覆蓋上Eu = YAG晶片，在100°C烘烤3小時，然后緩慢冷卻至室溫，形成Ce = YAG和Eu = YAG晶片復(fù)合發(fā)光結(jié)構(gòu)。
[0038]圖4是實施例3硅膠貼合Eu:YAG晶片組合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖，從圖中可以看出，硅膠貼合Eu = YAG晶片組合結(jié)構(gòu)具有500nm~700nm寬的發(fā)射光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)從綠光到紅光波段的發(fā)光。
[0039]實施例4:
[0040]通過熱鍵合的方式將Eu: YAG晶片(其中Eu離子的摩爾濃度為0.2%，通過泡生法制得)與Ce:YAG晶片(其中Ce離子的摩爾濃度為0.5%，通過溫度梯度法制得)進行貼合，先對Ce = YAG晶片和Eu = YAG晶片進行表面拋光，使其具有良好的光潔度和平面度；在室溫下將兩拋光面粘貼在一起，通過表面吸附的分子膜建立起氫鍵連接，完成室溫光膠過程；放入熱壓裝置，加溫至1200°C，恒溫4小時，然后緩慢冷卻至室溫，形成Ce: YAG和Eu: YAG晶片鍵合結(jié)構(gòu)。
[0041]實施例5:
[0042]稱取一定量紅光熒光粉配入低熔點玻璃粉中，紅光熒光粉占總重量百分比的
0.045%，混合均勻，然后將玻璃粉覆蓋在Ce = YAG晶片(其中Ce離子的摩爾濃度為0.5%，通過溫度梯度法制得)上，將帶玻璃粉的晶片放入密封的高溫爐，并通入氮氣作為保護氣氛，設(shè)為一個大氣壓， 以每小時200°C的速率升溫至400°C，恒溫20分鐘，使玻璃粉充分熔融并與晶片緊密貼合，最后以每小時400°C的速率降至室溫。形成Ce:YAG晶片和紅光玻璃層復(fù)合發(fā)光結(jié)構(gòu)。
[0043]圖5是實施例5組合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖，從圖中可以看出，該復(fù)合結(jié)構(gòu)具有500nm~725nm寬的發(fā)射光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)從綠光到紅光波段的發(fā)光。
[0044]實施例6:
[0045]用硅膠貼合Eu: YAG透明陶瓷片(其中Eu離子的濃度為0.3%，外購)與Ce: YAG晶片(其中Ce離子的摩爾濃度為0.5%，通過溫度梯度法制得)，先對Ce = YAG晶片和Eu = YAG透明陶瓷片進行表面拋光，使其具有良好的光潔度和平面度，將硅膠涂覆在Ce:YAG晶片表面，并覆蓋上Eu: YAG透明陶瓷片，在100°C烘烤3小時，然后緩慢冷卻至室溫，形成Ce: YAG晶片和Eu = YAG透明陶瓷片復(fù)合發(fā)光結(jié)構(gòu)。
[0046]圖6是實施例6組合結(jié)構(gòu)發(fā)光譜圖，從圖中可以看出，該復(fù)合結(jié)構(gòu)具有500nm~700nm寬的發(fā)射光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)從綠光到紅光波段的發(fā)光。
[0047]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是 ，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括Ce:YAG晶片及固定在所述CeiYAG晶片上的紅光發(fā)光層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述紅光發(fā)光層的主發(fā)光峰為580nm~660nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述紅光發(fā)光層為發(fā)紅光的鍍膜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述紅光發(fā)光層是摻雜紅光熒光粉的透明膠體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述紅光發(fā)光層是摻雜紅光發(fā)光中心的晶體、陶瓷或玻璃中的一種。
6.一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)通過提拉法、溫度梯度法或者泡生法制作Ce:YAG晶片； (2)對步驟(1)制得的Ce:YAG晶片切磨拋光得到所需尺寸的熒光晶片； (3)在步驟(2)制得的熒光晶片上增加紅光發(fā)光層。
7.根據(jù)權(quán) 利要求6所述的一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述步驟(3)中紅光發(fā)光層為采用物理或化學(xué)氣相沉積方法鍍的紅光發(fā)光膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述步驟(3)中紅光發(fā)光層為摻雜紅光熒光粉的的透明膠體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于Ce:YAG晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述步驟(3)中紅光發(fā)光層為固定在熒光晶片上并摻雜稀土或者過渡金屬紅光發(fā)光中心的晶體、陶瓷或玻璃中的一種。
【文檔編號】C09K11/80GK103805196SQ201410067883
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】曹頓華, 梁月山, 馬可軍 申請人:昆山開威電子有限公司