[发明专利]Ce3+

说明书

本发明公开Ce³⁺掺杂的硅酸盐基绿色荧光粉及其制备方法和应用，其化学通式为：KBaScSi₂O₇:xmol％Ce³⁺，其中0.5≤x≤20。本发明以拥有单斜晶相的钪基硅酸盐KBaScSi₂O₇为基质，以稀土铈离子为激活剂，在还原气氛中通过调节铈离子的浓度，可以获得高亮度、高效率的宽带绿光发射；本发明制备的荧光粉在紫外区域拥有宽带激发光谱，与紫外芯片的波长相匹配；且拥有420～700nm宽带发射光谱，半高宽大于120nm。本发明制备的荧光粉拥有发光效率高、稳定性好、量子效率高等优势，且合成方法简单，能耗低，制备成本低，制备过程环保无污染。

技术领域

本发明涉及固态照明所用稀土发光材料领域，尤其涉及一种新型Ce³⁺掺杂的硅酸盐基绿色荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

白色发光二极管(Light emitting diode,LED)，是一种半导体发光器件，属于固态光源中的一种。由于体积小、能耗低、寿命长、发光效率高、对环境污染低等优点，白光LED已经成为了照明行业中继白炽灯、荧光灯和节能灯之后的第四代全固态绿色照明光源，得到了广泛的应用。目前主要商业化的白光LED是由InGaN蓝光芯片和黄色的Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)荧光粉组合而成的，但是由于发射光谱中缺少红光部分，白光LED具有偏低的显色指数(CRI80)和偏高的色温(CCT6000K)，因此大大限制了它的进一步应用。

为解决这一问题，人们采用近紫外/紫外LED芯片和红绿蓝三基色荧光粉组合来构建白光LED。而高的显色性要求荧光粉发射光谱中同时包含绿、黄、红三种宽的发射谱带。当下，研究人员致力于开发出高效的蓝光和绿光荧光粉，但目前只有一些氮化物和氮氧化物荧光粉达到了理想的发光效率和热稳定性。然而，这些荧光粉在制备条件上较为苛刻，成本高，限制了其在白光LED中的广泛应用。而硅酸盐体系中含有大量可用的基质材料，被当作是较为合适的发光基质。硅酸盐体系的基质具有优良的物理化学特性、热稳定性，相对简易的合成方法和丰富的自然资源。

针对多数稀土离子因f-f跃迁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问题，选择了具有宽带发射和吸收的Ce³⁺和Eu²⁺离子作为激活中心引起了人们的广泛关注。其中，Ce³⁺离子由于其裸露在外层的5d激发态能级，晶体场对其影响巨大。当Ce³⁺处于强的晶体场环境中，5d轨道的劈裂加大，能带加宽，可实现发光材料从蓝光至红光区域的可控调节。因此，研究出一种性能优异的新型Ce³⁺掺杂硅酸盐荧光粉具有重大意义。

本发明提出了一种新型Ce³⁺掺杂的硅酸盐基绿色荧光粉，这种荧光粉具有与大多数传统绿色荧光粉不同的优势和特点，KBaScSi₂O₇:Ce³⁺绿色荧光粉具有较好的发光性能和较高的量子效率。此外，其拥有宽带激发光谱，与紫外芯片的波长相匹配；其拥有超宽发射光谱，半高宽达到了130nm。

发明内容

本发明的一个目的是针对上述现有问题，提供一种新型Ce³⁺掺杂的、性能优异的硅酸盐基宽带绿色荧光粉。

本发明所采用的一个技术方案是：一种Ce³⁺掺杂的硅酸盐基绿色荧光粉，其化学通式为：KBaScSi₂O₇: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⁺的掺杂浓度，可以获得高亮度、高效率的宽带绿光发射。