[发明专利]Ce3+

说明书

本发明公开Ce³⁺激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉及制备方法和应用。其化学通式为：K₃GdSi₂O₇:xmol％Ce³⁺，其中x为掺杂的Ce³⁺离子的摩尔百分数，其值为0.5≤x≤20。通过调节Ce³⁺离子的掺杂浓度，可以实现宽带绿光发射。本发明提供的荧光粉在整个紫外光区域(300‑415nm)均拥有宽带激发光谱，可封装于高亮度的近紫外/紫外LED芯片上制备白光LED器件，应用于固态照明领域；在430～700nm波长范围内拥有宽带绿光发射光谱，半高宽达到了122nm。同时，本发明提供的荧光粉拥有发光效率高、化学稳定性好等优势，且制备方法简单，原料价格低廉，环保无污染。

技术领域

本发明属于面向固态照明的发光材料领域，尤其涉及Ce³⁺激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉及制备方法和应用。

背景技术

继白炽灯、荧光灯和节能灯之后，白色发光二极管(LED,Light emitting diode)因其体积小、寿命长、能耗低、稳定性好、绿色环保，已逐渐成为市场上主流的照明光源。其中，荧光粉转换型白光LED应用最为广泛，其性能会随着荧光粉性能的变化而产生较大差异。荧光粉是一种常见的固态发光材料，决定着白光LED照明器件的发光颜色、发光效率、相关色温、显色指数等性能。

目前，市场上主流的白光LED主要是由InGaN蓝光芯片和Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)黄色荧光粉组合实现。但是，此类基于蓝光激发的白光LED发射光谱中蓝光成分远高于自然光，可对人体生物节律和视力造成一定的影响。因此，研究人员开始转向能被近紫外或紫外光激发基荧光粉的开发，利用近紫外/紫外芯片与宽带发射的三基色荧光粉组合来获得更接近于太阳光谱的LED光源。此类LED照明光源通常拥有很高的显色指数，在实际应用中具有较大优势。然而由于不同荧光粉之间存在再吸收的问题，导致白光LED效率降低。因此，为了获得高效率的白光LED，三基色荧光粉都必须具有很高的光转化效率。为解决这一问题，开发出具有宽带发射和吸收的荧光粉具有重大研究意义。

针对多数稀土离子激活的发光材料因f-f跃迁所产生的特征尖峰线状发射、发光效率不高和光谱吸收范围窄等关键问题，基于d-f跃迁、具有宽带发射和吸收的Ce³⁺和Eu²⁺离子一般是优先选择的发光中心。其中，作为一种常见的稀土离子，Ce³⁺离子发光由4f-5d之间跃迁产生，其能级易受基质晶体场和配位环境的影响。Ce³⁺处于强的晶体场环境中，5d轨道的劈裂加大，能带加宽。因此，通过对基质的组成和晶体结构进行改变，即可实现Ce³⁺离子发光性能调控，得到适合LED器件的理想(从蓝光到红光)荧光材料。因此，本发明开发了一种新型的Ce³⁺激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉。

发明内容

本发明的一个目的是针对上述现有技术问题，提供一种新型Ce³⁺激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉。该荧光粉可实现Ce³⁺离子的超宽带绿光发射，半高宽可达到122nm以上，且其激发光谱与近紫外/紫外LED芯片的激发波长能够较好地匹配。

本发明所采用的一个技术方案是：一种Ce³⁺激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉，其化学通式为：K₃GdSi₂O₇:xmol％Ce³⁺，其中x为掺杂的Ce³⁺离子的摩尔百分数，0.5≤x≤20，通过调节Ce³⁺离子的掺杂浓度，可实现良好的宽带绿光发射。

本发明的另一个目的是提供上述技术方案所述的新型Ce³⁺激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉的制备方法，采用高温固相法，其基本步骤如下：