[发明专利]一种宽带近红外荧光陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种宽带近红外荧光陶瓷及其制备方法和应用。宽带近红外荧光陶瓷按化学组成Y_3‑x‑zA_xAl_5‑x‑ySi_xO₁₂：yCr³⁺，zYb³⁺的元素计量比制备而成，其中，A为Mg、Ca、Sr、Ba元素中的一种或多种，x、y、z的取值范围分别为：0.5≤x≤1.5，0.005≤y≤0.2，0≤z≤0.2，以及宽带近红外荧光陶瓷在荧光转换型LED器件中的应用。本发明制备的宽带近红外荧光陶瓷量子效率高、热稳定性优异；且制备工艺简单、高效，不需要高压、高真空等极端条件，在常压下通过玻璃晶化的方法即可制备，并且其可以通过与低/高功率LED等固态激发光源组合封装出低/高功率宽带近红外发光器件，此发光器件能够作为固态光源应用于近红外短波段探测、医疗食品检测等领域。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种宽带近红外荧光陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

近红外光源是一种具有广泛应用的光源。其650～1700nm范围内的红光及近红外光可以较深的穿入人体组织并覆盖了含氢基团(O-H、N-H、C-H)振动的吸收区特征信息，因此近红外光源可应用于人脸识别技术、夜视监控、深层生物医学成像、光治疗及石油化工、高分子、制药、临床医学、环境科学、纺织工业和食品检测等领域。

目前实现宽带近红外光谱的方式主要集中在组合不同波段的LED芯片或者使用荧光转换材料。但多波段LED芯片相互组合从而实现超宽谱(650～1700nm)范围的近红外光的发射，由于技术难度极大且发光不稳定，因此很难实现。而采用LED与单一组分近红外转换材料相结合的方式因其具有高效、环保、长寿命、体积小等许多优点而备受青睐。但目前依然存在一些技术问题亟待解决：例如专利文献CN 108795424 A公布了一种宽带发射的近红外荧光粉及其制备方法与应用，其中在应用部分采用了有机-无机复合的封装方式，即将有机树脂或硅胶与荧光粉混合后覆盖在LED芯片上，而以大功率LED或者激光二极管(LD)等作为激发光源的高功率荧光转换型宽带近红外发射光源在运行时会产生巨大的热量，使得器件的运行温度大于100℃。由于有机材料的物理化学稳定性差且热导率低，器件在高温下极易出现老化、发光性下降等现象。又如专利文献CN107573937A公布了一种组份为MBO₃:Cr；M为Sc、Al、Lu、Gd、Y中的至少一种的发光材料，其可在蓝光LED激发下发射700～920nm范围内的近红外光。但其明显偏窄的光谱极大的限制了其在近红外光谱技术方面的应用，无法有效地对化学物质的结构进行鉴定和分析。又如非专利文献Wang C,Wang X,Zhou Y,etal.An ultra-broadband near-infrared Cr³⁺-activated gallogermanateMg₃Ga₂GeO₈phosphor as light sources for food analysis[J].ACS AppliedElectronic Materials,2019,1(6):1046-1053公布了组成为Mg₃Ga₂GeO₈:Cr³⁺的可发射波段范围600～1200nm近红外光的发光材料，但是其量子效率只有35％，且热稳定性差，在150℃下发光强度已经衰减至室温的55％，因此，此材料无法真正意义的实现应用。

发明内容

本发明的技术方案是：

一、一种宽带近红外荧光陶瓷：