[发明专利]一种红色氮氧化物荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于半导体照明中光致发光的红色硅基-氮氧化物荧光材料。

背景技术

传统的照明光源包括白炽灯和荧光灯。最先普及的是白炽灯，因其效能的缘故大量地被荧光灯替代。然而就荧光灯而言，由于其含有微量的Hg对环境并不友好；同时，这些传统光源的能效相对较低、寿命相对较短，不利于节能经济的发展。自上世纪末，GaN基蓝光发光二极管(LED)技术突破后，LED应用已从显示领域发展到背光照明、装饰照明、交通信号照明，并已开始进入以白光LED（WLEDs）为主的普通照明应用。与传统的照明技术相比，白光LED（WLEDs）具有显著的优势：包括体积小、耗电量低、发热量小、寿命长、环保等优点。

目前国际上商业应用最广泛的WLEDs技术是采用黄色荧光粉（如日本日亚化学公司具有专利技术的(Y_1-aGd_a)₃(Al_1-bGa_b)₅O₁₂:Ce³⁺，简称YAG:Ce）与蓝色LED芯片结合的方法实现的，该方法虽然可获得高效的白光LED光源，但该光源由于缺乏红色（600nm或更长波长）成分，所以存在显色指数偏低、色温偏高(>5500K)以及高温光衰严重等缺点，很难以满足普通照明“暖白光”的需求。为解决上述缺陷，许多的方案已经提出，例如科学家们尝试在上述体系中加入红色荧光材料或通过（近）紫外芯片与红、绿、蓝三色荧光材料结合获得显色指数高、同时色温低的WLEDs。因此，无论使用蓝光或（近）紫光芯片，均需研发发光性能优异的红色荧光材料。

到目前为止能够被(近)紫外或蓝光激发的红色硅基氮（氧）化物荧光材料及制备方法少有报道。其中两种性能最好的红色荧光材料是Sr₂Si₅N₈和CaAlSiN₃，但是它们制备困难，成本高，不利于大量工业生产。因而开发新型的发光效率高、热稳定性优良、制备方法简便的红色荧光材料大势所需。

发明内容

针对现有红色荧光材料制备困难、成本高、不利于大量生产的缺陷，本发明提出一种红色氮氧化物荧光材料及其制备方法，其技术方案如下：

一种红色氮氧化物荧光材料，其为化学组成式pM_（1-x)O-qSi₃N₄-rSiO₂:xEu的共熔体，其中M为Mg，Ca，Sr或Ba中一种或几种。其中p,q,r，x分别为1.5≤p≤2，0.25≤q≤0.45，0≤r≤0.25，0.001≤x≤0.5。

作为本技术方案的优选者，可以在如下方面体现：

较佳实施例中，该荧光材料其基本结构为由α’-Sr₂SiO₄组成的正交晶体结构。

较佳实施例中，其中的Si可以被B、Al、Ga和Ge中的一种或几种组合部分取代,所取代的摩尔百分比为0～15%

较佳实施例中，在发射光谱中发射峰值波长范围为500nm-700nm，在激发光谱中激发波长范围为300nm-550nm。

较佳实施例中，在发射光谱中发射峰值波长范围为600nm-650nm，在激发光谱中激发波长范围为380nm-480nm。

作为制备上述材料的基本方法，可以按如下方式体现：

一种红色氮氧化物荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

1)根据化学组成式pM_（1-x)Eu_xO-qSi₃N₄-rSiO₂，按各元素比例计算并称取各原料用量，式中p,q,r，x分别为1.5≤p≤2，0.25≤q≤0.45，0≤r≤0.25，0.001≤x≤0.5，其中该原料包括：

含有M的氧化物、碳酸盐、草酸盐中的一种或几种化合物，其中M为Mg，Ca，Sr或Ba的一种或几种；

含Eu的单质、氧化物、氮化物中的一种或其几种组合；以及

含Si的氧化物、氮化物、能够转化为氧化物或者氮化物的化合物中的一种或几种组合。

2)将上述原料混合，在还原气氛下，将混合物加热至1350℃-1500℃，进行焙烧3-8h，随炉冷却至室温。

该制备方法的优选者可以按如下体现：