一種混合價態(tài)銪離子摻雜單一基質(zhì)顏色可調(diào)熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合價態(tài)銪離子摻雜單一基質(zhì)顏色可調(diào)熒光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焚光粉轉(zhuǎn)換型白光發(fā)光二極管(Phosphor-convertedwhite light-emittingd1des, pc-LEDs)具有高亮度、體積小、壽命長、不易破壞、容易設(shè)計、轉(zhuǎn)換快速和環(huán)境友好等顯著特點，未來將取代白熾燈、熒光燈、鈉燈等成為新一代的照明光源。盡管至今已有幾種封裝WLEDs的方法，但采用近紫外(n-UV) InGaN基芯片組合三基色(紅、綠和藍(lán))熒光粉被認(rèn)為是最方便的途徑。目前，主要的商用近紫外InGaN基LEDs熒光粉為藍(lán)粉BaMgAlltlO17:Eu2+、綠粉ZnS: (Cu+，Al3+)和紅粉Y2O2S:Eu3+。但是這些熒光粉都存在一定的缺點，最后封裝的WLEDs存在色溫、顯示指數(shù)、發(fā)光效率和化學(xué)穩(wěn)定性等方面的缺陷。其中，藍(lán)色熒光粉由于其發(fā)光效率低，藍(lán)光易于被紅色和綠色熒光粉吸收等問題，影響近紫外激發(fā)的三基色熒光粉發(fā)光性能，從而使白光LED性能降低。
[0003]有關(guān)可以被近紫外有效激發(fā)的藍(lán)、綠、紅色熒光粉一直是人們研宄的重要方向。目前，有報道過一種類似的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光材料LaGa03:xTb3+，其中Tb3+離子的摻雜量為La3+離子的0.01-12%的摩爾數(shù)，它是一種發(fā)光顏色可以實現(xiàn)從藍(lán)色到綠色范圍內(nèi)可調(diào)的熒光材料。但是，該熒光材料需要改變激發(fā)光源的波長及Tb3+離子的摻雜量來實現(xiàn)發(fā)光顏色可調(diào)。因此，有必要尋求新型的可以被350-410nm近紫外光有效激發(fā)的藍(lán)色到青色顏色可調(diào)的熒光粉。
[0004]硅酸鹽基質(zhì)發(fā)光材料由于其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，成為一類比較重要的熒光粉材料。另外，硅酸鹽熒光材料生產(chǎn)成本低，原料高純二氧化硅價廉易得，燒結(jié)溫度也比其他磷酸鹽、鋁酸鹽等體系要低，對合成過程中的降低能耗比較有利。高溫固相法具有制備工藝簡單，易于操作，設(shè)備易得，操作安全，條件容易控制的優(yōu)點。因此，設(shè)計并合成可用于近紫外InGaN芯片激發(fā)的發(fā)光顏色可調(diào)熒光粉材料具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種顏色可調(diào)熒光粉，可以通過調(diào)節(jié)激活離子Eu的摻雜濃度來調(diào)節(jié)混合價態(tài)離子Eu3+和Eu 2+的發(fā)光強(qiáng)度比，實現(xiàn)熒光粉從藍(lán)色-白色-橙色的逐漸可調(diào)。
[0006]本發(fā)明還提供所述熒光粉的制備方法。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。
[0008]一種混合價態(tài)銪離子摻雜單一基質(zhì)顏色可調(diào)熒光粉，其特征在于，所述熒光粉的化學(xué)組成表示式為:Ca2_xEu；5i02F2;其中，Eu為激活離子，為+2，+3混合價態(tài)；z為激活離子Eu相對堿土金屬離子Ca占的摩爾百分比系數(shù)，0.001 ^ X ^ 0.10。
[0009]本發(fā)明熒光粉的基質(zhì)材料為Ca2S12F2,混合價態(tài)的Eu為激活離子，z為激活離子Eu相對堿土金屬離子Ca2+占的摩爾百分比系數(shù)。本發(fā)明基質(zhì)材料Ca 2Si02F2能夠獲得近紫外光的高效激發(fā)，發(fā)光中心為二價稀土銪離子(Eu2+)和三價稀土銪離子(Eu3+)，其中，Eu2+發(fā)藍(lán)色光，Eu3+發(fā)紅色光。在近紫外光激發(fā)下，隨著Eu離子摻雜濃度的增加，Eu3+和Eu2+的發(fā)光強(qiáng)度比增大，Ca JurS12F2的發(fā)光顏色由藍(lán)色逐漸變化到白色，并繼續(xù)變化到橙色。具體的，當(dāng)x=0.001，即Eu相對Ca2+占的摩爾百分比系數(shù)為0.01時，熒光粉組成為Cau99EuatltllS12F2，此時Eu2+較多，在近紫外光激發(fā)下發(fā)出較弱的藍(lán)光；當(dāng)1 = 0.01，即Eu相對Ca2+占的摩爾百分比系數(shù)為0.01時，熒光粉組成為Ca U9Eua J12F2，此時Eu2+較多，在近紫外光激發(fā)下發(fā)出較強(qiáng)的藍(lán)光；當(dāng)Eu離子摻雜濃度增加到X = 0.05，即Eu相對Ca2+占的摩爾百分比系數(shù)為0.05時，熒光粉組成為Ca1^5Euaci5Si2O2F2, Eu2+/Eu3+的比例降低，在近紫外光激發(fā)下發(fā)出較強(qiáng)的白光；當(dāng)Eu離子摻雜濃度進(jìn)一步增加到X = 0.10，即Eu相對Ca2+占的摩爾百分比系數(shù)為0.10時，熒光粉組成為Ca1.90Eu0.10Si02F2，Eu3+/Eu2+的比例降低，此時Eu3+較多，在近紫外光激發(fā)下發(fā)出較強(qiáng)的橙紅光。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種三價銪離子摻雜硅酸鹽熒光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為MLn2Si3010:mBi 3+，nEu3+。其中 M 為 Zn、Mg、Ca、Sr、Ba 中的一種或幾種，Ln 為 La、Y 中的一種或幾種；0<m<0.1，0<η<0.22。雖然，組成該熒光粉的元素類型與本發(fā)明類似，但是，仍有以下幾點顯著的區(qū)別:(1)該硅酸鹽熒光粉與本發(fā)明的發(fā)光基質(zhì)不同，該發(fā)明的發(fā)光基質(zhì)是CaLa2Si3Oltl,而本發(fā)明的發(fā)光基質(zhì)是Ca2S12F7,這是兩種完全不同的基質(zhì)材料，而當(dāng)基質(zhì)材料不同時，材料的晶體結(jié)構(gòu)不一樣，并且發(fā)光基質(zhì)結(jié)構(gòu)又是影響發(fā)光性質(zhì)的關(guān)鍵因素，由此得知，不同基質(zhì)材料制得的熒光粉的發(fā)光機(jī)理是無法類比的。(2)該發(fā)明通過調(diào)節(jié)摻雜離子Bi3+和Eu 3+的相對濃度，進(jìn)而調(diào)控Bi 3+的藍(lán)色發(fā)光和Eu 3+的紅色發(fā)光比，最終實現(xiàn)發(fā)光顏色可調(diào)，而本發(fā)明只摻雜一種發(fā)光離子Eu，組分相對簡單，合成成本更低，通過Eu2+的藍(lán)色發(fā)光和Eu 3+的紅色發(fā)光比來實現(xiàn)發(fā)光顏色可調(diào)。綜上所述，本發(fā)明需要所述發(fā)光基質(zhì)與混合價態(tài)Eu之間相互配合才能實現(xiàn)熒光粉從藍(lán)色-白色-橙色的逐漸可調(diào)。
[0011]本發(fā)明的另一個目的是提供上述熒光粉的制備方法，包括如下步驟:按照所述熒光粉化學(xué)組成表示式的化學(xué)計量比稱取原料，充分研磨混合均勻；將混合原料于還原氣氛中焙燒，然后自然冷卻到室溫；將所得產(chǎn)物取出，研磨即得到最終產(chǎn)品。
[0012]優(yōu)選的，所述的原料為銪氧化物、銪草酸鹽、銪碳酸鹽或銪硝酸鹽中的一種或多種、碳酸鈣、硝酸鈣或氟化鈣中的一種或多種、二氧化硅和氟化銨。
[0013]為了使上述原料相互充分反應(yīng)，生成本發(fā)明所述熒光粉，優(yōu)選的，所述焙燒溫度為800?1000 °C，焙燒時間為4?12小時。
[0014]優(yōu)選地，所述焙燒溫度為900 °C，制備出的熒光粉無雜質(zhì)。
[0015]優(yōu)選的，所述混合原料在4或CO的還原氣氛中焙燒。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于:所述熒光粉由激活離子Eu摻雜于基質(zhì)Ca2S12F2中，可被近紫外光有效激發(fā)下，并且通過改變激活離子Eu的摻雜濃度，調(diào)節(jié)二價銪離子的藍(lán)色光和三價銪離子紅色光的發(fā)射峰比例，進(jìn)而實現(xiàn)熒光粉材料從藍(lán)色光到橙紅色光發(fā)射可調(diào)。具體的，隨著Eu離子摻雜濃度的增加，Eu3+紅色發(fā)光的相對強(qiáng)度增加，Ca2JuxS12F2的發(fā)光顏色由藍(lán)色逐漸變化到白色，并繼續(xù)變化到橙色。
【附圖說明】