[发明专利]一种稀土离子掺杂氯氧化铋半导体材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种稀土离子掺杂氯氧化铋半导体材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。本发明所述半导体材料的通式为Bi_0.89Ho_0.01Yb_0.1Nd_xOCl，其中X=0~0.03，0≤x≤0.03，其制备方法是将KCl，Nd₂O₃，Yb₂O₃，Ho₂O₃，Bi(NO₃)₃▪5H₂O，去离子水等原材料混合后通过水热法制备得到几种稀土离子掺杂卤氧化铋半导体荧光粉。本发明所述方法制备的卤氧化铋半导体荧光粉物理化学性质稳定，制备方法简单、原材料的成本低，具有优异的上转换发光性能，并且可以实现颜色可调，在荧光灯，光波导放大器等光学器件领域存在潜在的应用。

技术领域

本发明涉及一种稀土离子掺杂氯氧化铋半导体材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。

背景技术

目前稀土掺杂氯氧化铋半导体发光材料应用研究近年来逐步受到研究人员的重视。氯氧化铋半导体材料由于独特的电子结构，其本身也是很好的发光材料，所以这类氯氧化铋半导体材料是制造半导体器件的物质基础，目前已经广泛应用于微电子和光电子学等领域，特别是在发光二极管、激光二极管、红外检测器、太阳能电池、环境净化、集成电路等方面。对于Ho³⁺离子来说，其是可以通过Yb³⁺离子对其进行敏化，增强上转换发光的强度，但是对于敏化离子来说，其掺杂含量是有限的，所以其对于提高Ho³⁺离子上转换发光强度的作用是有限的，这也就间接限制了Ho³⁺离子掺杂氯氧化铋半导体发光材料的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土离子掺杂氯氧化铋半导体材料，其化学通式为Bi_0.89-xHo_0.01Yb_0.1Nd_xOCl，0≤x≤0.03，该导体材料发光效率高。

本发明的另一目的在于提供所述稀土离子掺杂氯氧化铋半导体材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）按照Bi³⁺离子、Ho³⁺离子、Yb³⁺离子和Nd³⁺离子的摩尔比为(0.89-x) : 0.01 :0.1: x的比例称料，将硝酸铋溶液、Nd(NO₃)₃溶液、Yb(NO₃)₃溶液、Ho(NO₃)₃溶液和卤素盐溶液混合均匀并在室温下均匀搅拌得到混合溶液，调节pH值至1~6，原料混匀后加入水热釜中，其中水热釜的装填度为0.4~0.8，匀速升温至110~200℃，反应2~18h。

（2）将步骤（1）所得反应产物用去离子水、乙醇洗涤，烘干；将烘干产物进行热处理即得化学式为Bi_0.89-XHo_0.01Yb_0.1Nd_xOCl的稀土离子掺杂氯氧化铋半导体发光材料。

本发明所述Nd(NO₃)₃、Yb(NO₃)₃、Ho(NO₃)₃可以为市售产品，也可以通过以下方法制备得到：分别将Nd₂O₃，Yb₂O₃，Ho₂O₃三种稀土原料在150~250℃溶于稀硝酸溶液中制得Nd(NO₃)₃溶液、Yb(NO₃)₃溶液、Ho(NO₃)₃溶液_。