[发明专利]一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明所述的一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法，其化学通式为Ca_10‑10xEr_10xYb_10ySi₃O₁₅F₂，其中x为Er³⁺掺杂的化学计量分数，y为镱离子Yb³⁺掺杂的化学计量分数，0.001≤x+y<0.2。本发明制得的上转换发光材料晶格结构稳定、粒径尺寸均匀、发光性能稳定，在976纳米红外激光激发下，在670纳米波长附近出现红色发光峰，发光纯度高、上转换效率高；由于基质结构稳定、掺杂稀土浓度高，有利于增强发光效率和实现高功率下的激发；本发明制备时将含有合成发光材料所需元素的化合物按比例混合，采用高温固相法制备，工艺简单，原料来源丰富，价格低廉；并且工艺过程中无废水废气排放，且无毒，对环境友好，利于进一步推广使用。

技术领域

本发明涉及固体荧光材料领域，特别是一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

近年来，上转换发光材料引起了人们的广泛关注。光致发光材料中，吸收两个或多个较低能量的光子后产生一个高能光子发射的发光材料被定义为上转换发光材料(简称UCPs)。这种材料的上转换现象本质是反斯托克斯效应，即辐射的能量大于所吸收的能量，其发光原理为光源照射到材料表面时，粒子会吸收两个或者两个以上的低能激发光子，电子从基态跃迁到高能态，然后向外辐射出高能光子，其辐射出的高能光子频率大于吸收光的频率。上转换发光材料可以有效降低光致电离作用引起基质材料衰退，不需要严格的相位配对，而且输出波长具有一定的可调谐性，被认为是生产固态激光、发光二极管和荧光标记等最理想的材料。

上转换发光材料主要是以掺杂稀土元素的来实现其发光。由于稀土外壳层电子对4f电子的屏蔽作用，导致具有亚稳态的稀土元素的发光主要是基于4f电子间的跃迁，把人眼不可见的红外光转换成人们可以观察到的可见光。人们依据上转换的这一特点，将其应用到红外探测器上，有效的提高了灵敏度。此外，上转换发光材料还广泛应用于激光技术、光纤通讯技术、光信息存储以及纤维放大器等领域，在日常生活以及军事项目上有着较大的应用潜力。

目前，上转换发光材料主要集中在稀土掺杂氟化物、硫化物、卤化物等体系，可以实现红、绿、蓝以及白光的发射，但在实际应用中，由于这些基质材料的稳定性不够、制备工艺复杂，给上转换发光材料的使用和推广应用带来较大的影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种晶格和性质稳定，性能优良的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料，本发明的另一目的在于提供制备工艺简单易操作的上转换发光陶瓷材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料，化学式为Ca_10-10xEr_10xYb_10ySi₃O₁₅F₂，其中x为Er³⁺掺杂的化学计量分数，y为镱离子Yb³⁺掺杂的化学计量分数，0.001≤x+y&lt;0.2。

本发明还提供了一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，采用高温固相法，包括以下步骤：