[发明专利]三价钐离子掺杂钛酸钆钡红色荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了三价钐离子掺杂钛酸钆钡红色荧光粉及其制备方法，化学组成表示式为：Ba₆Gd_2‑xTi₄O₁₇:xSm³⁺，激活离子为Sm³⁺，x为掺杂离子Sm³⁺的浓度，以物质的量计，取值范围为：0.01≤x≤2。本发明的红色荧光粉发光强度高，热稳定性好，显色性好，可作为暖白光LED的红色荧光材料。而且该荧光粉有效激发范围宽、发射覆盖范围宽，原料廉价易得、制造方法简单、成本低、易于工业化。用本发明的荧光粉可被近紫外光、紫光或蓝光有效激发，且在紫外光至蓝光区激发光的激发下，可发射出发射峰覆盖550~700 nm范围且发光主峰在613 nm的红色荧光，发射峰覆盖范围宽，因此发射的红光显色指数高，可应用于固态白光LED及显示领域当中。

技术领域

本发明涉及红色荧光粉领域，主要涉及三价钐离子掺杂钛酸钆钡红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

随着人们对能源短缺和环境污染等问题越来越关注，很多国家逐渐开始使用白光发光二极管(LED)来代替传统的白炽灯和荧光灯，以减少环境污染、降低能耗。白光LED，由于其体积小、寿命长、发光效率高、节能环保等优点，被誉为下一代固态光源。目前，LED不仅广泛应用于室内照明、指示灯、装饰灯等，而且在LCD背光源、平板显示和汽车大灯等领域的应用也越来越多。

目前商业化的白光LED主要是利用光转换技术得到白光，即采用芯片与荧光粉共同封装的方式，利用芯片激发荧光粉发射的光与芯片本身的光复合，形成白光发射。根据互补色光原理，第一种采用YAG黄色荧光粉(Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺)与InGaN蓝光LED芯片的封装方式，蓝黄两色光复合得到白光，但由于红光区的光谱发射很弱，使得商业化的白光LED发射的白光色温高(CCT＞6000K)，显色指数低，显色性差，光色偏冷，限制了LED照明的发展，可采用添加红色荧光粉的方式改善其显色性差的问题。另一种方式是采用近紫外光芯片激发RGB三基色荧光粉的方式，红绿蓝光复合得到白光，由于得到红光补偿，其发射可以覆盖整个可见光区，发射的白光显色性更好，可以实现低色温的白光发射。因此研究基于紫外或蓝光芯片激发的高效红光荧光粉十分必要，有助于降低色温、提高显色指数，从而可拓宽白光LED的应用。

Sm³⁺离子掺杂的发光材料是一类重要的红色荧光材料。Sm³⁺发射的红光归因于f-f跃迁，该离子具有宽光谱激发峰和窄带红光发射峰的光谱特征；其中⁶H_5/2|⁴L_13/2和⁶H_5/2|⁴K_11/2吸收跃迁位于近紫外光区，可与近紫外光LED芯片的发射相匹配。与Eu³⁺激活商用红色荧光粉相比，作为红色发光中心的Sm³⁺离子具有成本较低、光谱范围更广、光谱更丰富的优点，可实现比Eu³⁺更丰富的红色发射。Sm³⁺离子掺杂的红色荧光粉已有报道，如钼酸盐荧光粉KLa(MoO₄)₂：Sm³⁺和Gd₂(MoO₄)₃：Sm³⁺等、磷酸盐荧光粉Sr₃GdNa(PO₄)₃F：Sm³⁺等、硼酸盐荧光粉YAl₃(BO₃)₄：Sm³⁺等，但它们在白光LED的实际应用中还十分有限。因此，为了得到发光效率高、成本较低的红色荧光粉，研究Sm³⁺离子掺杂的新型红色发光材料具有重要意义。