專利名稱：一種綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料及制備方法
一種綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料及制備方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全
色熒光材料及制備方法。背景技術(shù)：
受清潔能源、綠色照明和信息顯示技術(shù)需求的驅(qū)動(dòng)，人工"白光"技術(shù)在全球范圍 得到快速發(fā)展。從三基色白光混色原理角度，目前半導(dǎo)體固態(tài)照明和熒光燈白光技術(shù)仍然 是采用微米尺度的多晶熒光顆粒進(jìn)行混合，在GaN基半導(dǎo)體芯片藍(lán)光或者紫外光激發(fā)下， 混色獲得白光。為了克服這種不同基質(zhì)熒光顆粒混合粉存在的一系列光的自吸收、光折射 損失以及封裝問題，現(xiàn)在開發(fā)了采用單一基質(zhì)相的發(fā)光材料，在單一基質(zhì)相內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率 全色發(fā)射的熒光材料，而且其光譜性質(zhì)可有效調(diào)控，如紅綠藍(lán)三光強(qiáng)度比進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而對(duì) 白光色溫、色坐標(biāo)和顯色指數(shù)進(jìn)行調(diào)控以滿足不同照明和顯示需求。這些發(fā)射白光的配色 策略和熒光材料體系有多種變化。其中，化學(xué)計(jì)量比為A3MgSiA:Eu"，Mn"A代表Ca， Sr， Ba)的熒光材料得到了廣泛重視。在近紫外光激發(fā)下，該熒光熒光材料能夠同時(shí)發(fā)射峰值 為442納米、505納米和620納米的藍(lán)、綠、紅三色全光譜，構(gòu)成白光，其中位于發(fā)射峰值為 505納米的綠光，來自于一個(gè)從A3MgSi208主相中新生成的M2Si04相。因此，需要開發(fā)新的方 法，能夠有效地促進(jìn)或者抑制M2Si04綠光相的生成，實(shí)現(xiàn)生成相的控制，在波長(zhǎng)為350納米 至400納米的GaN基近紫外光激發(fā)下，就能夠獲得可控的同時(shí)發(fā)射紅綠藍(lán)三色白光或者同 時(shí)發(fā)射紅藍(lán)雙色光，用于固態(tài)照明和顯示領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問題，提供一種光譜調(diào)制靈活，操作簡(jiǎn)單，成本低廉
的綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料及制備方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案 —種綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料，其化學(xué)式為 Ba3MgSi208—xNxLix: 0. 02Eu， 0. 1Mn，其中x為原子摩爾數(shù)，數(shù)值范圍為0. 0《x《0. 8， Eu和Mn
均為二價(jià)。 所述BasMgSi 208—xNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn中Ba和Mg分別由質(zhì)量百分純度為99. 99% 的BaC03和質(zhì)量百分純度為99. 99X的MgO，按照化學(xué)式Ba3MgSi2(VxNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn中 的Ba和Mg的原子摩爾數(shù)進(jìn)行計(jì)量；Si由質(zhì)量百分純度為99. 99 %的Si02中的Si和納米 非晶Si3N4為中的Si兩部分組成，納米非晶Si3N4為中的Si的質(zhì)量為0. 75x， Si02中的Si 的原子摩爾數(shù)為(2-0. 75)x ;Eu、 Mn和Li由質(zhì)量百分純度均為99. 99 %的Eu203、 MnC03和 LiC03引入，數(shù)量按照化學(xué)式Ba3MgSi2(VxNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn中的Eu、Mn禾口 Li的原子摩爾 數(shù)進(jìn)行計(jì)量。 —種所述綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料的制備方法，以納米非晶氮化 硅作為綠光發(fā)射相調(diào)制劑，以無水乙醇或無水乙醇和NH4C1作為混料助劑，采用高溫固相法制備，具體步驟如下將上述全部顆粒原料與納米非晶氮化硅按計(jì)量比稱量并與無水乙 醇混合后，在瑪瑙球磨混料機(jī)內(nèi)磨混6-12小時(shí)；然后在溫度為60-80攝氏度的烘箱內(nèi)烘干 6-12小時(shí)；最后在有^和H2混合流動(dòng)氣體的高溫爐內(nèi)灼燒4-6小時(shí)，灼燒溫度為1300-1500 攝氏度，自然冷卻后即可制得。 所述納米非晶氮化硅為10nm-20nm的粉末狀顆粒，純度為99. 0% -99. 95%，游離 Si為0. 1-0. 2% ;按照化學(xué)式Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn和0. 0《x《0. 8，其加入量 為0. 75x。 所述全部顆粒原料與無水乙醇的體積比為1 : 2 4。
所述全部固體顆粒原料與NH4C1的質(zhì)量比為1 : 0. 1-0. 3。
所述N2和H2混合流動(dòng)氣體的體積百分比為N292 %和H28 % 。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是原料按照化學(xué)計(jì)量比為Ba3MgSi208:Eu2+， Mn2+配比后，只通過加 入Si3N4，就能夠?qū)崿F(xiàn)紅綠藍(lán)全色發(fā)射或者紅藍(lán)雙色發(fā)射。該方法具有光譜調(diào)制靈活，操作 簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)。


圖1是成分為Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu2+，0. lMn2+(x = 0. O，O. 4，0. 6，0. 8)的4個(gè)
熒光材料產(chǎn)品的X射線衍射圖譜。 圖2是成分為Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu2+，0. lMn2+(x = 0. O，O. 4，0. 6，0. 8)的4個(gè)
熒光材料產(chǎn)品，在波長(zhǎng)為380納米的GaN基近紫外光激發(fā)下的色坐標(biāo)圖。
以下將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 : —種同時(shí)發(fā)射紅綠藍(lán)三色白光的硅酸鎂鋇全色熒光材料及制備方法。
按照硅酸鎂鋇全色熒光材料的化學(xué)式Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn的進(jìn)行計(jì) 量，選取x = 0. 4， 0. 6， 0. 8制備3個(gè)樣品。熒光材料中的Si由純度為99. 99%的Si02中的Si 和納米非晶Si3N4為中的Si兩部分組成，其中納米非晶Si3N4為中的Si的質(zhì)量為0. 75x， Si02 中的Si的原子摩爾數(shù)為(2-0. 75) x ;Ba和Mg均由純度均為99. 99 %的BaC03和MgO、按照化 學(xué)式中的原子摩爾數(shù)進(jìn)行計(jì)量；熒光材料中的Eu和Mn由純度均為99. 99%的Eu203和MnC03 按照化學(xué)式中的原子摩爾數(shù)計(jì)量比稱量；熒光材料中的Li由純度為99. 99%的1^0)3引入， LiC03數(shù)量按照化學(xué)式中的原子摩爾數(shù)計(jì)量比稱量；氮化硅的純度為99. 0% -99. 95%，游 離Si < 0. 2%，大小為10-20nm，按照化學(xué)式Si3N4，根據(jù)熒光材料的化學(xué)計(jì)量比x = 0. 4， 0.6，0.8進(jìn)行稱量。把這些固體物料，按照體積比為固體無水乙醇=1 : 4混合，在瑪瑙球 磨混料機(jī)內(nèi)混合6小時(shí)后，在設(shè)定溫度為60攝氏度的烘箱內(nèi)烘干6小時(shí)，再轉(zhuǎn)入有^(92% 體積)和112(8%體積)混合流動(dòng)氣體的高溫爐內(nèi)灼燒4小時(shí)，溫度為1350攝氏度，自然冷 卻后得到3個(gè)發(fā)光材料產(chǎn)品。
實(shí)施例2: —種同時(shí)發(fā)射紅藍(lán)雙色光的硅酸鎂鋇全色熒光材料及制備方法。 按照硅酸鎂鋇全色熒光材料的化學(xué)式Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn進(jìn)行計(jì)量，選取x = O.O制備產(chǎn)品。熒光材料中的Si由純度為99.99X的Si02組成；Ba和Mg均由純 度均為99. 99%的BaC03和MgO、按照化學(xué)式進(jìn)行計(jì)量；熒光材料中的Eu和Mn由純度均為 99. 99%的Eu203和MnC03按照化學(xué)式計(jì)量比稱量；不加入Si3N4和LiC03。按照全部固體顆 粒原料與N4C1的質(zhì)量比為1 : 0. 2配入純度為99. 9X的N仏C1，再按體積比為固體顆粒物 料無水乙醇=1 : 2加入無水乙醇，在瑪瑙球磨混料機(jī)內(nèi)混合12小時(shí)后，在設(shè)定溫度為 80攝氏度的烘箱內(nèi)烘干12小時(shí)，再轉(zhuǎn)入有^(92%體積)和4(8%體積)混合流動(dòng)氣體的 高溫爐內(nèi)灼燒6小時(shí)，溫度為1500攝氏度，自然冷卻后得到發(fā)光材料產(chǎn)品。
圖1和圖2為Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu2+，0. lMn2+中，取x = 0. O，O. 4，0. 6，0. 8時(shí) 的4個(gè)熒光材料產(chǎn)品的X射線衍射圖譜和色坐標(biāo)圖。如圖1和圖2所示，當(dāng)x = 0. 4，0. 6， 0. 8加入Si3N4時(shí)，促進(jìn)了 Ba2Si04綠光相的形成，在波長(zhǎng)為380納米的GaN基近紫外光激 發(fā)下，即能夠獲得色坐標(biāo)為(0.2605,0.3084)的暖白光；當(dāng)x = 0. 0加入NH4C1后，抑制了 Ba2Si04綠光相的形成，在波長(zhǎng)為380納米的GaN基近紫外光激發(fā)下，即能夠獲得色坐標(biāo)為 (0. 3588，0. 1799)的紅藍(lán)雙色光。
權(quán)利要求
一種綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料，其特征在于化學(xué)式為Ba3MgSi2O8-xNxLix:0.02Eu，0.1Mn，其中x為原子摩爾數(shù)，數(shù)值范圍為0.0≤x≤0.8，Eu和Mn均為二價(jià)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述硅酸鎂鋇全色熒光材料，其特征在于所述Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn中Ba和Mg分別由質(zhì)量百分純度為99. 99%的BaC03和質(zhì)量百分純度為99. 99X的Mg0，按照化學(xué)式Ba3MgSi2(VxNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn中的Ba和Mg的原子摩爾數(shù)進(jìn)行計(jì)量；Si由質(zhì)量百分純度為99. 99%的Si02中的Si和納米非晶Si3N4為中的Si兩部分組成，納米非晶Si3N4為中的Si的質(zhì)量為0. 75x，Si02中的Si的原子摩爾數(shù)為(2-0. 75) x ;Eu、Mn和Li由質(zhì)量百分純度均為99. 99%的Eu203、MnC03和LiC03引入，數(shù)量按照化學(xué)式Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn中的Eu、Mn和Li的原子摩爾數(shù)進(jìn)行計(jì)量。
3. —種如權(quán)利要求2所述綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料的制備方法，其特征在于以納米非晶氮化硅作為綠光發(fā)射相調(diào)制劑，以無水乙醇或無水乙醇和M^C1作為混料助劑，采用高溫固相法制備，具體步驟如下將上述全部顆粒原料與納米非晶氮化硅按計(jì)量比稱量并與無水乙醇混合后，在瑪瑙球磨混料機(jī)內(nèi)磨混6-12小時(shí)；然后在溫度為60-80攝氏度的烘箱內(nèi)烘干6-12小時(shí)；最后在有N2和H2混合流動(dòng)氣體的高溫爐內(nèi)灼燒4-6小時(shí)，灼燒溫度為1300-1500攝氏度，自然冷卻后即可制得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述硅酸鎂鋇全色熒光材料，其特征在于所述納米非晶氮化硅為10nm-20nm的粉末狀顆粒，純度為99. 0% -99. 95%，游離Si為0. 1-0. 2% ;按照化學(xué)式Ba3MgSi208—xNxLix:0. 02Eu，0. 1Mn禾口 0. 0《x《0. 8，其加入量為0. 75x。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述硅酸鎂鋇全色熒光材料，其特征在于所述全部顆粒原料與無水乙醇的體積比為1 : 2 4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述硅酸鎂鋇全色熒光材料，其特征在于所述全部固體顆粒原料與NH4C1的質(zhì)量比為1 : 0. 1-0. 3。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述硅酸鎂鋇全色熒光材料，其特征在于所述N2和H2混合流動(dòng)氣體的體積百分比為^92%和H28% 。
全文摘要
一種綠光發(fā)射相可調(diào)的硅酸鎂鋇全色熒光材料，其化學(xué)式為Ba3MgSi2O8-xNxLix0.02Eu，0.1Mn，其中x為原子摩爾數(shù)，數(shù)值范圍為0.0≤x≤0.8，Eu和Mn均為二價(jià)；該熒光材料以納米非晶氮化硅作為綠光發(fā)射相調(diào)制劑，以無水乙醇或無水乙醇和NH4Cl作為混料助劑，采用高溫固相法制備。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是只通過加入不同數(shù)量的氮化硅，就能夠調(diào)制紅綠藍(lán)全色發(fā)射或紅藍(lán)雙色發(fā)射，具有光譜調(diào)制靈活，操作簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)，在白光和光合作用半導(dǎo)體固態(tài)照明技術(shù)中具有廣泛用途。
文檔編號(hào)C09K11/59GK101735805SQ20091022896
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者于文惠, 劉艷花, 徐所成, 毛智勇, 王達(dá)健, 費(fèi)沁妮, 鄭璽, 陸啟飛, 顧鐵成, 馬亮 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)