一種發(fā)光材料及發(fā)光材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光材料及發(fā)光材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外二極管是一種很重要的發(fā)光二極管，在紅外遙控，光纖通信，環(huán)境監(jiān)控，生物 成像及生物醫(yī)藥等方面有著廣泛的應(yīng)用。目前商用的紅外二極管類型主要是有機(jī)電致發(fā)光 二極管和GaAs半導(dǎo)體發(fā)光二極管。但是有機(jī)發(fā)光二極管熱穩(wěn)定性差，發(fā)光效率低。而GaAs 二極管發(fā)光光譜范圍受限，且GaAs的制備過程用到元素 As。作為氮族元素的一員，As是毒 性元素，砷化物均有很強(qiáng)的毒性，三價(jià)砷化合物比其它砷化合物毒性更強(qiáng)。As化合物在制備 或加工過程中，如果進(jìn)入人體內(nèi)被吸收后，能破壞了細(xì)胞的氧化還原能力，影響細(xì)胞正常代 謝，引起組織損害和機(jī)體障礙，可直接導(dǎo)致多種疾病，其中包括：高血壓、心腦血管病、神經(jīng) 病變、糖尿病、皮膚色素代謝異常及皮膚角化，影響勞動和生活能力，并最終發(fā)展為皮膚癌， 可伴膀胱、腎、肝等多種內(nèi)臟癌的高發(fā)。最新研究還表明胎兒比成人對砷的毒性更敏感。由 此可見，GaAs的使用對環(huán)境隱患很大，危害人類健康。因此，從環(huán)境角度長遠(yuǎn)考慮，有必要 尋找新的環(huán)境友好型材料來取代GaAs產(chǎn)品。
[0003] 當(dāng)前，藍(lán)光芯片作為第四代固態(tài)照明領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是白光二極管的重要組 成部件。采用藍(lán)光InGaN芯片涂敷黃色"下轉(zhuǎn)移"熒光粉YAG:Ce3+(該熒光粉量子效率只 接近80% )所形成白光二極管自1996年問世以來，其發(fā)展迅速，發(fā)光效率不斷提高，有望 取代白熾燈、熒光燈和高壓汞燈等傳統(tǒng)的照明光源，成為二十一世紀(jì)最具發(fā)展前景的綠色 照明光源。在巨大應(yīng)用市場的推動下，藍(lán)光LED芯片的制備技術(shù)日趨成熟，成本逐年降低。 目前，市場上同等功率的GaN和GaAs二極管，前者的價(jià)格大約是后者的1/4。且藍(lán)光芯片 InGaN中的氮元素不像砷元素那樣具有毒性，氮資源豐富，環(huán)境友好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種發(fā)光材料及發(fā)光材料的制備方法，解決現(xiàn)有紅外二極管所采用的 發(fā)光材料不夠完善的問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種發(fā)光體，其化學(xué)式為（Y1 x y AiCeyDz) j (Al1 A) q0t，其中：
[0007] Y為釔元素；
[0008] A 為 La、Eu、Tb、Lu 中的至少一種；
[0009] D 為 Ho、Er、Nd、Tm、Yb、Cr 中的至少一種；
[0010] E為Gd、Ga、B中的至少一種；
[0011] 0 彡 x〈l，0〈y〈l，0〈z〈l，0 彡 m〈l，2 彡 j 彡 4,4 彡 q 彡 6，11 彡 t 彡 13。
[0012] 優(yōu)選的，j = 3 或 j = 3.5。
[0013] 優(yōu)選的，q = 5. 2。
[0014] 優(yōu)選的，t = 12。
[0015] 優(yōu)選的，所述發(fā)光體在發(fā)光源的激發(fā)下發(fā)射波長為500納米至1500納米。
[0016] 優(yōu)選的，所述發(fā)光體的中心粒徑為1微米至30微米。
[0017] 優(yōu)選的，所述發(fā)光材料還含有以下雜相：含Y的氧合物、含A的氧合物、含Al的氧 合物、含Ce的氧合物、含D的氧合物、含E的氧合物中的至少一種。
[0018] -種發(fā)光材料的制備方法，包括如下步驟：
[0019] 步驟一、用以下原料研磨混合均勻，得到混合物：
[0020] 含A的化合物、含Al的化合物以及含Ce的化合物；
[0021] 或者，含A的化合物、含Al的化合物、含Ce的化合物以及以下三種化合物的至少 一種：含Y的化合物、含D的化合物和/或含E的化合物；
[0022] 步驟二、將混合物在惰性氣體或還原性氣體保護(hù)下用固相反應(yīng)法、液相反應(yīng)法、燃 燒反應(yīng)法或溶膠凝膠反應(yīng)法進(jìn)行高溫焙燒，再冷卻至室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
[0023] 步驟三、將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過粉碎、研磨、除雜、洗滌、烘干，制得上述任一項(xiàng)所述的發(fā) 光體。
[0024] 優(yōu)選的，步驟一中還包括添加反應(yīng)助溶劑，所述助溶劑為鹵化物、硼酸鹽中的一 種。
[0025] 優(yōu)選的，步驟一中，所述含A的化合物為含A的氧化物、所述含Al的化合物為含Al 的氧化物、所述含Ce的化合物為含Ce的氧化物、所述含Y的化合物為含Y的氧化物、所述 含D的化合物為含D的氧化物、所述含E的化合物為含E的氧化物。
[0026] 本發(fā)明提供的發(fā)光材料及發(fā)光材料的制備方法。該發(fā)光材料在LED芯片的激發(fā)下 能夠產(chǎn)生紅外光，尤其是遠(yuǎn)紅外光，可應(yīng)用來制作紅外二極管。提高了紅外二極管的發(fā)光效 率，降低了成本，且節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的發(fā)光材料的粒徑分布示意圖；
[0028] 圖2a為本發(fā)明實(shí)施例一提供的發(fā)光材料的激發(fā)光譜的示意圖；
[0029] 圖2b為本發(fā)明實(shí)施例一提供的發(fā)光材料的發(fā)射光譜的示意圖；
[0030] 圖3a為本發(fā)明實(shí)施例二提供的發(fā)光材料的激發(fā)光譜的示意圖；
[0031] 圖3b為本發(fā)明實(shí)施例二提供的發(fā)光材料的發(fā)射光譜的示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的發(fā)光材料的電鏡示意圖；
[0033] 圖5a為本發(fā)明實(shí)施例三提供的發(fā)光材料的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的示意圖；
[0034] 圖5b為本發(fā)明實(shí)施例三提供的Yb3+的發(fā)射光譜隨Al 203含量的變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 本發(fā)明的主要構(gòu)思是：提供一種發(fā)光材料及其制備方法，該發(fā)光材料在芯片的激 發(fā)下能夠產(chǎn)生紅外光，尤其是遠(yuǎn)紅外光。例如在UV-LED(紫外光LED)芯片、藍(lán)光LED的激 發(fā)下產(chǎn)生紅外光。在紅外遙控，光纖通信，環(huán)境監(jiān)控，生物成像及生物醫(yī)藥等方面有廣泛的 應(yīng)用前景。
[0036] 該發(fā)光材料含有發(fā)光體，發(fā)光體的化學(xué)式為：(Y1 x y zAxCeyDz) j (Al1 q0t，其中：Y 為釔元素；
[0037] A為La(鑭）、Eu(銪）、Tb(鋱）、Lu(镥）中的至少一種；
[0038] D為Ho(鈥）、Er(鉺）、Nd(釹）、Tm(銩）、Yb(鐿）、Cr(鉻）中的至少一種；
[0039] E為Gd (釓）、Ga (鎵）、B (硼）中的至少一種；
[0040] 0 彡 x〈l，0〈y〈l，0〈z〈l，0 彡 m〈l，2 彡 j 彡 4,4 彡 q 彡 6，11 彡 t 彡 13。
[0041] 在一些實(shí)施例中，j = 3或j = 3. 5 ;當(dāng)然j也可以為2到4之間的其他數(shù)字。
[0042] 在一些實(shí)施例中，q = 5. 2或q = 5 ;當(dāng)然q也可以為4到6之間的其他數(shù)字。
[0043] 在一些實(shí)施例中，t = 12 ;當(dāng)然t也可以為11到13之間的其他數(shù)字。
[0044] 在一些實(shí)施例中，該發(fā)光體在發(fā)光源的激發(fā)下發(fā)射波長為500納米至1500納米。
[0045] 在一些實(shí)施例中，該發(fā)光體的中心粒徑為1微米至30微米。
[0046] 在一些實(shí)施例中，該發(fā)光材料除了含有上述發(fā)光體之外，還含有以下雜相：含Y的 氧合物、含A的氧合物、含Al的氧合物、含Ce的氧合物、含D的氧合物、含E的氧合物中的 至少一種。例如，當(dāng)j = 3. 5時(shí)，該發(fā)光材料含有上述發(fā)光體和少量Al2O3雜相，雜相可以對 制得的發(fā)光材料的發(fā)光效果進(jìn)行微小調(diào)整。
[0047] 該發(fā)光材料的制備方法，主要包括如下步驟：
[0048] 步驟一、用以下原料研磨混合均勻，得到混合物：
[0049] 含A的化合物、含Al的化合物以及含Ce的化合物；
[0050] 或者，含A的化合物、含Al的化合物、含Ce的化合物以及以下三種化合物的至少 一種：含Y的化合物、含D的化合物和/或含E的化合物；
[0051] 步驟二、將混合物在惰性氣體或還原性氣體保護(hù)下用固相反應(yīng)法、液相反應(yīng)法、燃 燒反應(yīng)法或溶膠凝膠反應(yīng)法進(jìn)行高溫焙燒，再冷卻至室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
[0052] 步驟三、將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過粉碎、研磨、除雜、洗滌、烘干，制得上述的發(fā)光體。
[0053] 優(yōu)選的，步驟二中的還原性氣體為氫氣和氮?dú)庖?:1的比例進(jìn)行混合后的混合 體：H2/N 2 (75 %體積比）。當(dāng)然也可以按照其他比例來混合。
[0054] 優(yōu)選的，步驟二中的高溫焙燒的溫度為1000攝氏度至1650攝氏度，高溫焙燒的時(shí) 長為1至10小時(shí)。更優(yōu)的，高溫焙燒的時(shí)長為4至6小時(shí)。
[0055] 優(yōu)選的，步驟一中還包括添加反應(yīng)助溶劑，所述助溶劑為鹵化物、硼酸鹽中的一 種。
[0056] 優(yōu)選的，步驟一中，含A的化合物為含A的氧化物、含Al的化合物為含Al的氧化 物、含Ce的化合物為含Ce的氧化物、含Y的化合物為含Y的氧化物、含D的化合物為含D 的氧化物、含E的化合物為含E的氧化物。步驟一中，可以完全按照發(fā)光體的化學(xué)式計(jì)量比 來稱取各種原料，然后制得含有發(fā)光體的發(fā)光材料，這樣制得的發(fā)光材料一般為單晶或多 晶的粉末狀；也可以將某些原料多出一些，最終制得含有發(fā)光體和雜相的發(fā)光材料，雜相包 括未參加反應(yīng)的多出的原料，這樣制得的發(fā)光材料一般為固體粉末，單晶，玻璃體（發(fā)光體 嵌入無機(jī)或有機(jī)玻璃體）或透明陶瓷體等。
[0057] 下面對本發(fā)明的構(gòu)思以實(shí)施例的方式進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0058] 實(shí)施例一
[0059] 本實(shí)施例提供的發(fā)光材料，含有的發(fā)光體的化學(xué)式為Yi94CeaO 5NdaμΑ15012，該發(fā)光 材料的制備方法如下：
[0060] 按照￥2.94(^。.。5制。.，150 12的化學(xué)計(jì)量比，稱取 27.78 克的￥ 203, 21.33 克的41203， 0. 720克的Ce02,0. 16克的Nd2O3,0. 25克的BaF2，置于研缽中混合均勻，得到混合物，其中 BaF2作為助溶劑；
[0061] 將上述混合物在H2/N2 (75%體積比）和1500攝氏度坩堝中反應(yīng)6小時(shí)，冷卻至室 溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
[0062] 將上述反應(yīng)產(chǎn)物粉碎、研磨、過200目曬網(wǎng)除雜、洗滌，在120攝氏度下烘干10小 時(shí)，制得化學(xué)式為1 94(^。.。5_。.。315012的發(fā)光體，該發(fā)光體即作為本實(shí)施例的發(fā)光材料。
[0063] 該發(fā)光材料在LED藍(lán)光芯片的激發(fā)下發(fā)射波長從500納米至950納米，其峰值波 長為550納米和885納米，其中發(fā)射峰位于550納米的發(fā)光來自于Ce'd 1- 4f 2(2F5/2i7/2) 的發(fā)