CN103589425A - 一种led用硅基氮氧化物绿色发光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED用硅基氮氧化物绿色发光材料，其特征在于，按照Ba_3-x-yM_xSi₆O₁₂N₂:yEu₂₊表达式中各个化学成分的计量比，称取原料：BaCO₃、MgO、CaCO₃、SrCO₃、Li₂CO₃、SiO₂、Si₃N₄、Eu₂O₃；然后将各原料混合粉末置于坩埚中，在NH₃气氛中以1300-1400℃保温5h，冷却至室温，得到煅烧产物；再将此煅烧产物研磨粉碎，洗涤，过滤，干燥，过筛，得到绿色荧光粉。本方案为一种硅基氮氧化物体系的荧光粉，除了基质的优良热和化学稳定性优点之外，同时还具有原料来源丰富，合成工艺适应性广泛等优点，在近紫外350-420nm波段很宽的激发带有效激发的条件下，具有很强的高亮度，和峰值为525nm、范围为450nm到650nm的宽带发射，在白光LED领域具有较高的运用价值。

Description

一种LED用硅基氮氧化物绿色发光材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种运用于照明LED的近紫外或蓝光激发绿色发光材料。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体在照明领域的应用取得了突出的成就。半导体白光照明是指用LED（Light-Emitting Diode）芯片作为光源，激发荧光粉发光并与芯片光源组合形成白光，也叫白光LED。白光LED具有高效、节能、环保、寿命长、体积小等特点，被称为“第四代照明光源”。目前各国政府和产业界已投入大量资金和人力进行半导体照明技术的研发和开发。

白光LED照明的实现途径主要有三种：光转换型、多色组合型及多量子型。其中，采用LED激发荧光粉发光形成混合白光的光转换法是当前的主流技术，已见报道的发光效率最高和已商用化生产的白光LED产品都是基于此方法。目前用于白光LED产品最成熟的荧光粉是YAG：Ce³⁺，将其涂覆在发出460nm波长的InGaN的蓝光芯片上，混合蓝光和YAG激发产生的黄光形成白光。不过，因其缺少红光部分辐射，产品存在显色指数低，色彩还原性差等缺点。在高端照明领域的大范围应用和推广受到限制。最近，利用近紫外光芯片（350nm-420nm）激发红绿蓝三基色荧光粉可以获得颜色稳定性好、色彩还原性好和显色指数高的白光LED光源，但这种技术中需要在近紫外有效激发的各种发光波段的新型LED专用荧光粉，传统节能荧光灯用荧光粉激发波段在254nm附近，在近紫外激发下的发光效率不高，大多无法直接用于白光LED荧光粉。因此目前迫切需要寻找和开发各种新型的无毒、高效、稳定的白光LED用荧光粉。

发明内容

针对现有近紫外激发模式的发光材料需求，本发明提出一种LED用硅基氮氧化物绿色发光材料和其制备方法，其技术方案如下：

一种LED用硅基氮氧化物绿色发光材料，其分子式为：Ba_3-x-yM_xSi₆O₁₂N₂:yEu²⁺其中M为碱土族的Ca、Sr、Mg和Li中的一种或几种，其中0.03≤x≤0.3，0.1≤y≤0.3。

作为优选方案，该发光材料选取发射主峰为525nm者。

上述基本方案的制备方法为：包括如下步骤：。

1）按照Ba_3-x-yM_xSi₆O₁₂N₂:yEu₂₊表达式中各个化学成分的计量比，称取原料：BaCO₃、MgO、CaCO₃、SrCO₃、Li₂CO₃、SiO₂、Si₃N₄、Eu₂O₃；

2）将步骤1）中的原料混合粉末置于坩埚中，在NH₃气氛中以1300℃-1400℃保温5h，冷却至室温，得到煅烧产物；

3）将步骤2）中的所述煅烧产物研磨粉碎，洗涤，过滤，干燥，过筛，得到绿色荧光粉。

本方案带来的有益效果有：

本方案为一种硅酸盐体系的荧光粉，该荧光粉制备方法简单、无污染、易于操作。经过水泡、酸洗、高温加热等处理，荧光粉性能基本不变，其基质具有优良的热和化学稳定性，同时，其原料来源丰富，合成工艺适应性广泛，在近紫外350-420nm波段很宽的激发带有效激发的条件下，具有很强的高亮度，和峰值为525nm、范围为450nm到650nm的宽带发射，在白光LED领域具有较高的运用价值，性能稳定。

附图说明

以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例一制得Ba_2.88Mg_0.02Eu_0.1Si₆O₁₂N₂绿色荧光粉的发射光谱图。

图2是本发明实施例二制得Ba_2.87Mg_0.03Eu_0.1Si₆O₁₂N₂绿色荧光粉的发射光谱图。

图3是本发明实施例三制得Ba_2.86Mg_0.04Eu_0.1Si₆O₁₂N₂绿色荧光粉的发射光谱图。

图4是本发明实施例四制得Ba_2.87Ca_0.03Eu_0.1Si₆O₁₂N₂绿色荧光粉的发射光谱图。

图5是本发明实施例二制得Ba_2.87Mg_0.03Eu_0.1Si₆O₁₂N₂绿色荧光粉热猝灭曲线图。

图6是本发明实施例四制得Ba_2.87Ca_0.03Eu_0.1Si₆O₁₂N₂绿色荧光粉XRD图。

具体实施方式

实施例一

按照Ba_2.88Mg_0.02Eu_0.1Si₆O₁₂N₂分子式分别称取0.7107g BaCO₃、0.0010g MgO、0.2254g SiO₂、0.1754g Si₃N₄、0.0220g Eu₂O₃，将所有原料放在玛瑙研钵或球磨机中加入适量的酒精研磨1小时；将混合好的原料放入氮化硼坩埚中，在NH₃气氛下800℃下保温2小时，然后再升温到1360℃保温5小时，随炉冷却到室温，得到煅烧产物，将煅烧产物研磨粉碎，洗涤，过滤，干燥，过筛，得到最终的绿色荧光粉，该荧光粉的发射光谱图如图1所示，其发射峰值为525nm左右。

实施例二

按照Ba_2.87Mg_0.03Eu_0.1Si₆O₁₂N₂分子式分别称取0.7092g BaCO₃、0.0015g MgO、0.2296g SiO₂、0.1787g Si₃N₄、0.0224g Eu₂O₃，将所有原料放在玛瑙研钵或球磨机中加入适量的酒精研磨1小时；将混合好的原料放入氮化硼坩埚中，在NH₃气氛下800℃下保温2小时，然后再升温到1360℃保温5小时，随炉冷却到室温，得到煅烧产物，将煅烧产物研磨粉碎，洗涤，过滤，干燥，过筛，得到最终的绿色荧光粉。该荧光粉的发射光谱图如图2所示，其发射峰值为525nm左右。如图5所示，为本实施例绿色荧光粉的热猝灭曲线图，图中曲线所示此荧光粉具有非常好的热稳定性，当温度升高到200℃时发光强度还可以达到室温下发光强度的80%左右，这保证了此荧光粉可以很好地用作白光LED发光材料。

实施例三

按照Ba_2.86Mg_0.04Eu_0.1Si₆O₁₂N₂分子式分别称取0.7077g BaCO₃、0.0020g MgO、0.2260g SiO₂、0.1759g Si₃N₄、0.0221g Eu₂O₃，将所有原料放在玛瑙研钵或球磨机中加入适量的酒精研磨1小时；将混合好的原料放入氮化硼坩埚中，在NH₃气氛下800℃下保温2小时，然后再升温到1360℃保温5小时，随炉冷却到室温，得到煅烧产物，将煅烧产物研磨粉碎，洗涤，过滤，干燥，过筛，得到最终的绿色荧光粉。该荧光粉的发射光谱图如图3所示，其发射峰值为525nm左右。

实施例四

按照Ba_2.87Ca_0.03Eu_0.1Si₆O₁₂N₂分子式分别称取0.7088g BaCO₃、0.0038g CaCO₃、0.2256g SiO₂、0.1756g Si₃N₄、0.0220g Eu₂O₃，将所有原料放在玛瑙研钵或球磨机中加入适量的酒精研磨1小时；将混合好的原料放入氮化硼坩埚中，在NH₃气氛下800℃下保温2小时，然后再升温到1300℃-1400℃保温5小时，随炉冷却到室温，得到煅烧产物，将煅烧产物研磨粉碎，洗涤，过滤，干燥，过筛，得到最终的绿色荧光粉。该荧光粉的发射光谱图如图4所示，其发射峰值为525nm左右。本实施例绿色荧光粉的XRD图如图6所示，从图中可以看出样品是单相，没有其它杂质相。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种LED用硅基氮氧化物绿色发光材料，其特征在于，其分子式为：Ba_3-x-yM_xSi₆O₁₂N₂:yEu²⁺其中M为碱土族的Ca、Sr、Mg和Li中的一种或几种，其中0.03≤x≤0.3，0.1≤y≤0.3。

2.根据权利要求1所述一种LED用硅基氮氧化物绿色发光材料，其特征在于：其发射主峰为525nm。

3.一种LED用硅基氮氧化物绿色发光材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：。

1）按照Ba_3-x-yM_xSi₆O₁₂N₂:yEu₂₊表达式中各个化学成分的计量比，称取原料：BaCO₃、MgO、CaCO₃、SrCO₃、Li₂CO₃、SiO₂、Si₃N₄、Eu₂O₃；

2）将步骤1）中的原料混合粉末置于坩埚中，在NH₃气氛中以1300℃-1400℃保温5h，冷却至室温，得到煅烧产物；

3）将步骤2）中的所述煅烧产物研磨粉碎，洗涤，过滤，干燥，过筛，得到绿色荧光粉。

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