CN103627399A - 一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法 - Google Patents

一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103627399A
CN103627399A CN201310682779.5A CN201310682779A CN103627399A CN 103627399 A CN103627399 A CN 103627399A CN 201310682779 A CN201310682779 A CN 201310682779A CN 103627399 A CN103627399 A CN 103627399A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semi
conductor
fluorescent material
preparation
heterojunction structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310682779.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103627399B (zh
Inventor
孟健
武晓杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Institute Of Energy Storage Materials & Devices
Original Assignee
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS filed Critical Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority to CN201310682779.5A priority Critical patent/CN103627399B/zh
Publication of CN103627399A publication Critical patent/CN103627399A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103627399B publication Critical patent/CN103627399B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法，包括以下步骤：在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体混合后研磨，得到混合物，在保护气体或真空氛围下，将上述步骤得到的混合物在脉冲电流和压力的作用下，进行烧结得到半导体/荧光粉异质结构；所述荧光粉的摩尔数占荧光粉和半导体总摩尔数的百分比为10%～40%。本发明采用放电等离子体热压烧结方法制备半导体/荧光粉异质结构，本发明制备的半导体/荧光粉异质结构，利用半导体的能带特征，实现了稀土离子宽带激发的光转换。

Description

一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法
技术领域
本发明属于发光材料技术领域，尤其涉及一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法。
背景技术
太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式，这其中光电转换是通过光伏器件主动式的利用太阳能，如何提高太阳能的利用率，有效的利用所有波段光子的所有能量一直是光伏器件研发领域的主要研发方向。
目前占据太阳能发电市场主导地位的是单结晶体硅太阳能电池。硅光电二级管的有效光谱响应频谱范围为400～1100nm，峰值响应波长约为900nm。到达地面太阳光的频谱范围是（280-2500nm）。因此光谱失配是其光电转换效率低的重要原因。一个提高太阳光利用效率的方案，就是上下转换太阳电池。通过光子能量的上转换和下转换，将硅电池无法利用的长波段和短波段光子转换为可以被吸收利用的光子，或者通过量子剪裁实现有效光子的增倍，提高现有硅电池的效率。由于量子剪裁下转换发光是将吸收的一个高能光子转换成两个或多个可被利用的低能光子，实现了有效光子的倍增，因此，利用量子剪裁特性来调制太阳光谱是一种极具潜力的提高硅太阳能电池能量转换效率的方法。
稀土光转换材料就是一种可以实现上述功能典型光致发光材料，它可以实现光子能量的下转换，将硅电池无法利用的短波段光子转换为可以被吸收利用的光子。澳大利亚和德国的研究小组在理论上计算出，利用下转换可能将硅太阳电池光电转换效率提高至38.6%。Science等刊物也报道了掺稀土氟化物体系通过量子剪裁将一个真空紫外光子转变为两个可见光子，量子效率近200％。利用光转换层，不仅可以充分利用太阳光能量，进而提高硅太阳电池的光伏效率，还能抑制热化效应对太阳电池的负面影响，提高其使用寿命。因而稀土光转换材料在照明、太阳能电池等众多领域具有广泛的应用前景。
但是现有技术中，稀土离子的光学吸收截面较低，多在10-20～10-21cm2量级，分立的能级结构决定了稀土离子激发峰线宽较窄，导致能够被转换的光子只占太阳光谱很少的一部分，因此需要找到其他的材料与稀土离子结合起来应用。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法，使用本发明的方法制备的半导体/荧光粉异质结构，利用半导体的能带特征，实现了稀土离子宽带激发的光转换。
本发明提供了一种半导体/荧光粉异质结构的制备方法，包括以下步骤：
A）在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体混合后研磨，得到混合物；
B）在保护气体或真空氛围下，将上述步骤A）得到的混合物在脉冲电流和压力的作用下，进行烧结得到半导体/荧光粉异质结构；
所述荧光粉的摩尔数占荧光粉和半导体总摩尔数的百分比为10%～40%。
优选的，所述烧结为放电等离子体热压烧结。
优选的，所述荧光粉包括基质为氧化物的稀土荧光粉或基质为氟化物的稀土荧光粉。
优选的，所述半导体为II-VI族半导体、III-V族半导体、IV族半导体、IV-VI族半导体、II-VI族合金半导体、III-V族合金半导体、IV族合金半导体或IV-VI族合金半导体。
优选的，所述半导体/荧光粉异质结构为包埋型半导体/荧光粉异质结构。
优选的，所述研磨的目数为100～300目。
优选的，所述烧结的温度为20～2000℃；所述烧结的时间为2～30分钟；所述压力为5～200MPa。
优选的，所述保护气体包括：惰性气体、氮气、惰性气体与氢气的混合气、氮气与氢气的混合气中的一种或几种；所述真空的压力为小于1Pa。
优选的，所述步骤A）为：
A）在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体研磨后混合，得到混合物。
本发明提供了一种半导体/荧光粉异质结构，其特征在于，按摩尔百分比组成包括：
荧光粉：10%～40%；
半导体：60%～90%。
本发明提供了一种半导体/荧光粉异质结构的制备方法，包括以下步骤：
本发明在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体混合后研磨，得到混合物；然后在保护气体或真空氛围下，将上述步骤得到的混合物在脉冲电流和压力的作用下，进行烧结得到半导体/荧光粉异质结构。与现有技术相比，本发明采用放电等离子体热压烧结方法制备半导体/荧光粉异质结构，本发明制备的半导体/荧光粉异质结构，利用半导体的能带特征，实现了稀土离子宽带激发的光转换。实验结果表明，本发明制备得到半导体/荧光粉异质结构在977nm发光的激发带为250nm～550nm。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构的扫描电子显微镜图；
图2为本发明实施例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构的Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱；
图3为本发明实施例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构与比较例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]中Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱图；
图4为本发明实施例2制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnO异质结构中Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱图；
图5为本发明实施例3制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnS异质结构中Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明提供了一种半导体/荧光粉异质结构的制备方法，包括以下步骤：
A）在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体混合后研磨，得到混合物；
B）在保护气体或真空氛围下，将上述步骤A）得到的混合物在脉冲电流和压力的作用下，进行烧结得到半导体/荧光粉异质结构；
所述荧光粉的摩尔数占荧光粉和半导体总摩尔数的百分比为10%～40%。
本发明所述方法制备的荧光粉/半导体异质结构具有较高的发光效率及光转换效率。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，以常规的制备方法得到或在市场上购买的即可。
本发明首先在保护气体的氛围下，将荧光粉和半导体混合后研磨，得到混合物；所述荧光粉的摩尔数占荧光粉和半导体总摩尔数的百分比优选为10%～40%，更优选为15%～35%；所述荧光粉优选为II-VI族半导体、III-V族半导体、IV族半导体、IV-VI族半导体、II-VI族合金半导体、III-V族合金半导体、IV族合金半导体、IV-VI族合金半导体，更优选为II-VI族半导体、III-V族半导体、II-VI族合金半导体或III-V族合金半导体；最优选为带隙可与稀土离子吸收能级匹配的半导体；所述荧光粉优选为基质为氧化物的荧光粉或基质为氟化物的荧光粉，更优选为Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]、LiYF4:[(Tb3+-Yb3+)]或Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]；所述研磨的目数优选为100～300目，更优选为150～250目；所述保护性气体优选为惰性气体、氮气、惰性气体与氢气的混合气、氮气与氢气的混合气中的一种或几种，更优选为氩气与氢气的混合气或氩气。
本发明对所述研磨的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的研磨设备即可；本发明对混合没有特别限制，以本领域技术人员熟知的混合方法即可，优选为均匀混合；本发明对保护气体没有其他限制，以本领域技术人员熟知的通常的保护气体即可，本发明优选在保护气体中混合氢气，以提供一定的还原性气氛，进一步防止混合过程中发生氧化反应。
在本发明中，对混合和研磨的顺序没有特别限制，以本领域技术人员熟知的利用操作的方式即可，本发明上述步骤优选还包括在保护气体氛围下，先将荧光粉和半导体分别先进行研磨后再混合，得到混合物。本发明为保证能够将荧光粉和半导体混合的更均匀，优选还包括先将半导体研磨后与荧光粉混合，然后再研磨得到混合物。
本发明对所述荧光粉的来源没有特别限制，市售或以本领域技术人员熟知的方法制备即可，本发明优选按照以下方法进行制备，
基质为氧化物的稀土荧光粉的制备方法采用溶胶-凝胶法
首先将稀土氧化物包括Y2O3、Ln2O3（Ln为镧系稀土离子）和Tb4O7在700～1000℃下热处理3小时，以除去其中的水及二氧化碳等杂质，然后将上述稀土氧化物与碳酸锂溶于稀硝酸中，并调节溶液pH值为2～4，加热搅拌直至完全溶解，再加入柠檬酸和聚乙二醇，搅拌得到溶胶前驱体溶液。所述柠檬酸与金属离子的摩尔比为（1～2）：1。将上述步骤得到的前驱体溶液在80～100℃下干燥10～20小时，得到的干凝胶，再将上述干凝胶加热至200～400℃，使其发生自蔓延燃烧。然后将上述燃烧后的物质进行研磨后，在500℃焙烧4～10小时，再在1000～1300℃下焙烧6～15小时，最后得到基质为氧化物的稀土荧光粉。所述稀土氧化物原料中各组分的摩尔比为目标荧光粉中相应的稀土离子的摩尔比。
基质为氟化物的稀土荧光粉的制备方法采用水热法合成
首先将YF3、LnF3（Ln为镧系稀土离子）、LiF和水放入聚四氟乙烯容器中，然后加入氢氟酸调整混合物的pH值为1～3，搅拌均匀后，将聚四氟乙烯容器放入反应釜中再置于烘箱中，在200～260℃下晶化4～5天后得到白色沉淀物，过滤水洗，最后脱水烘干得到基质为氟化物的稀土荧光粉。所述稀土化合物原料中各组分的摩尔比为目标荧光粉中相应的稀土离子的摩尔比。
本发明在保护气体或真空氛围下，将上述步骤得到的混合物在脉冲电流和压力的作用下，进行烧结得到半导体/荧光粉异质结构。
本发明采用放电等离子体热压烧结方法进行烧结，所述脉冲电流的通断比优选为12：2；所述压力优选为5～200MPa，更优选为20～190MPa；所述烧结的温度优选为20～2000℃，更优选为100～2000℃，最优选为200～1600℃；所述保护气体优选为惰性气体、氮气、惰性气体与氢气的混合气、氮气与氢气的混合气中的一种或几种，更优选为氩气或氮气；所述真空的压力优选为小于1Pa，更优选为小于0.8Pa；所述半导体/荧光粉异质结构优选为包埋型半导体/荧光粉异质结构。
本发明采用放电等离子体热压烧结方法，为使烧结过程中混合物能够被均匀烧结，优选在烧结前先进行预压；本发明对所述预压没有特别限制，以本领域技术人员熟知的预压方法即可，优选将上述步骤得到的混合物均匀放入模具中进行预压；本发明对预压的压力没有特别限制，以本领域技术人员熟知的预压压力即可；本发明对预压设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的预压设备即可，优选为压片机；本发明对预压过程没有其他特别限制，本发明为保证烧结的效果和后期易于剥离，优选在模具中先放入石墨纸，再将混合物均匀放入模具中。
本发明将上述装有预压后混合物的模具放入放电等离子体热压烧结腔内，并调整腔内压头和石墨垫块将模具固定，然后将腔内抽真空或充入保护气体。本发明对所述抽真空或充入保护气体的选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的选择方法即可，本发明优选以制备样品的性质以及最高烧结温度来确定烧结时腔体内气氛及腔体内气压。
本发明在设定温度下，在压力和脉冲电流的作用下进行烧结，最后得到荧光粉/半导体异质结构。本发明对上述烧结过程的其他具体操作没有特别限制，以本领域技术人员熟知的放电等离子体热压烧结中的操作方法即可；本发明对烧结时的温度控制曲线没有特别限制，以本领域技术人员熟知的烧结时的温控曲线即可。
本发明对上述烧结过程的具体操作没有其他特别限制，以本领域技术人员熟知的放电等离子体热压烧结中的操作方法即可。
本发明还提供了一种半导体/荧光粉异质结构，本发明在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体混合后研磨，得到混合物；再在保护气体或真空氛围下，将上述步骤得到的混合物在脉冲电流和压力的作用下，进行烧结得到半导体/荧光粉异质结构。本发明制备的半导体/荧光粉异质结构，利用半导体的能带特征及半导体与稀土离子间的能量转移，实现了稀土离子发光的宽带激发。
实验结果表明，从本发明制备的半导体/荧光粉异质结构的扫描电子显微镜图可以看出烧结后的荧光粉嵌入到了半导体中形成了包埋型的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构。
对上述方法制备得到的半导体/荧光粉异质结构进行光谱表征。从激发光谱图中可以看出，本发明制备得到的半导体/荧光粉异质结构与单纯的荧光粉发光的激发光谱相比较，在同样的测试条件下，发光的激发带发生了扩展，表明本发明制备的半导体/荧光粉异质结构实现了稀土离子发光的宽带激发。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的半导体/荧光粉异质结构及其制备方法进行详细描述。
比较例1
Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]荧光粉的制备
首先将稀土氧化物包括Y2O3、Ln2O3（Ln为镧系稀土离子）和Tb4O7在800℃下热处理3小时，以除去其中的水及二氧化碳等杂质，然后将上述稀土氧化物与碳酸锂溶于稀硝酸中，并调节溶液pH值为3，加热搅拌直至完全溶解，再加入柠檬酸和聚乙二醇，搅拌得到溶胶前驱体溶液。上述原料的摩尔配比为Y2O3：Yb2O3：Tb4O7：Li2CO3＝0.89：0.08：0.005：0.02。所述柠檬酸与金属离子的摩尔比为1.5：1。将上述步骤得到的前驱体溶液在90℃下干燥15小时，得到的干凝胶，再将上述干凝胶加热至300℃，使其发生自蔓延燃烧。然后将上述燃烧后的物质进行研磨后，在500℃焙烧6个小时，再在1200℃下焙烧10个小时，最后得到Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]荧光粉。
对上述方法制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]进行光谱表征，结果如图3所示，图3为本发明实施例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构与比较例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]中Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱图。
实施例1
Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构的制备
首先采用上述溶胶凝胶法制备Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]荧光粉，然后在氩气保护下研磨高纯度的ZnSe，将Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]和ZnSe按照组分摩尔含量为20%和80%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将2g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为0.95Pa，在压力为100MPa，峰值温度即保温温度为850℃的条件下，进行烧结，15分钟后得到Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构。
对上述方法制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构进行扫描电子显微镜观察，观察结果如图1所示，图1为本发明实施例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构的扫描电子显微镜图。
对上述方法制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构进行光谱表征，结果如图2所示，图2为本发明实施例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构中Yb3＋近红外发射光谱，及监控977nm发光的激发光谱图。
对上述方法制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构与比较例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]进行光谱表征，结果如图3所示，图3为本发明实施例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构与比较例1制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]中Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱图。
由图3可以看出，本发明制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构相比较单一的荧光粉Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]，其Yb3+977nm发光的激发带由250～330nm扩展到了250nm～550nm。
实施例2
Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnO异质结构的制备
首先采用上述溶胶凝胶法制备Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]荧光粉，然后研磨高纯度的ZnO，将Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]和ZnO按照组分摩尔含量为15%和85%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将1.8g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为1Pa，在压力为100MPa，峰值温度即保温温度为850℃的条件下，进行烧结，25分钟后得到Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnO异质结构。
对上述方法制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnO异质结构进行光谱表征，结果如图4所示，图4为本发明实施例2制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnO异质结构中Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱图。
由图4可以看出，本发明制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnO异质结构，其Yb3+977nm发光的激发带为250nm～420nm。
实施例3
Y2O3:[(Tm3+-Yb3+),Li+]/ZnS异质结构的制备
首先采用上述溶胶凝胶法制备Y2O3:[(Tm3+-Yb3+),Li+]荧光粉，然后在氩气保护下研磨高纯度的ZnS，将Y2O3:[(Tm3+-Yb3+),Li+]和ZnS按照组分摩尔含量为25%和75%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将2g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为0.9Pa，在压力为100MPa，峰值温度即保温温度为850℃的条件下，进行烧结，20分钟后得到Y2O3:[(Tm3+-Yb3+),Li+]/ZnS异质结构。
对上述方法制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnS异质结构进行光谱表征，结果如图5所示，图5为本发明实施例3制备的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnS异质结构中Yb3＋近红外发射光谱以及监控977nm发光的激发光谱图。
由图5可以看出，本发明制备得到的Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/ZnS异质结构，其Yb3+977nm发光的激发带相应扩展到了ZnS的带边。
实施例4
Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]/GaN异质结构的制备
首先采用上述溶胶凝胶法制备Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]荧光粉，然后研磨高纯度的GaN，将Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]和GaN按照组分摩尔含量为20%和80%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将2g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为1Pa，在压力为120MPa，峰值温度即保温温度为1300℃的条件下，进行烧结，20分钟后得到Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]/GaN异质结构。
实施例5
LiYF4:[(Tb3+-Yb3+)]/ZnSe异质结构的制备
首先采用上述水热法制备LiYF4:[(Tb3+-Yb3+)]荧光粉，然后在氩气保护下研磨高纯度的ZnSe，将LiYF4:[(Tb3+-Yb3+)]和ZnSe按照组分摩尔含量为20%和80%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将2g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为0.9Pa，在压力为120MPa，峰值温度即保温温度为650℃的条件下，进行烧结，30分钟后得到LiYF4:[(Tb3+-Yb3+)]/ZnSe异质结构。
实施例6
Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/TiO2异质结构的制备
首先采用上述溶胶凝胶法制备Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]荧光粉，然后研磨高纯度的TiO2，将Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]和TiO2按照组分摩尔含量为20%和80%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将2g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为0.7Pa，在压力为90MPa，峰值温度即保温温度为1000℃的条件下，进行烧结，15分钟后得到Y2O3:[(Tb3+-Yb3+),Li+]/TiO2异质结构。
实施例7
LiYF4:[(Ho3+-Yb3+)]/ZnO异质结构的制备
首先采用上述水热法制备LiYF4:[(Ho3+-Yb3+)]荧光粉，然后在氩气保护下研磨高纯度的ZnO，将LiYF4:[(Ho3+-Yb3+)]和ZnO按照组分摩尔含量为15%和85%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将2g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为0.8Pa，在压力为150MPa，峰值温度即保温温度为600℃的条件下，进行烧结，10分钟后得到LiYF4:[(Ho3+-Yb3+)]/ZnO异质结构。
实施例8
Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结的制备
首先采用上述溶胶凝胶法制备Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]荧光粉，然后研磨高纯度的ZnSe，将Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]和ZnSe按照组分摩尔含量为20%和80%的配比混合后，充分研磨过筛，达到均匀混合和细化粉体的目的。
然后将1.8g上述混合粉体倒入模具腔体，使粉末在模具腔体内均匀分布，放入压头后将模具放到压片机上预压，再将预压完毕的模具以及垫块依次放入放电等离子体热压烧结炉的腔体内，向上移动下压头，压紧石墨垫块和模具。
最后抽真空至腔体内气压为0.9Pa，在压力为150MPa，峰值温度即保温温度为800℃的条件下，进行烧结，15分钟后得到Y2O3:[(Pr3+-Yb3+),Li+]/ZnSe异质结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体/荧光粉异质结构的制备方法，包括以下步骤：
A）在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体混合后研磨，得到混合物；
B）在保护气体或真空氛围下，将上述步骤A）得到的混合物在脉冲电流和压力的作用下，进行烧结得到半导体/荧光粉异质结构；
所述荧光粉的摩尔数占荧光粉和半导体总摩尔数的百分比为10%～40%。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结为放电等离子体热压烧结。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述荧光粉包括基质为氧化物的稀土荧光粉或基质为氟化物的稀土荧光粉。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半导体为II-VI族半导体、III-V族半导体、IV族半导体、IV-VI族半导体、II-VI族合金半导体、III-V族合金半导体、IV族合金半导体或IV-VI族合金半导体。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半导体/荧光粉异质结构为包埋型半导体/荧光粉异质结构。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述研磨的目数为100～300目。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为20～2000℃；所述烧结的时间为2～30分钟；所述压力为5～200MPa。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护气体包括：惰性气体、氮气、惰性气体与氢气的混合气、氮气与氢气的混合气中的一种或几种；所述真空的压力为小于1Pa。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A）为：
A）在保护气体氛围下，将荧光粉和半导体研磨后混合，得到混合物。
10.一种半导体/荧光粉异质结构，其特征在于，按摩尔百分比组成包括：
荧光粉：10%～40%；
半导体：60%～90%。
CN201310682779.5A 2013-12-13 2013-12-13 一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法 Active CN103627399B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310682779.5A CN103627399B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310682779.5A CN103627399B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103627399A true CN103627399A (zh) 2014-03-12
CN103627399B CN103627399B (zh) 2016-01-20

Family

ID=50208857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310682779.5A Active CN103627399B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103627399B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114989810A (zh) * 2022-06-16 2022-09-02 浙江工业大学 一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6280656B1 (en) * 2000-02-08 2001-08-28 Motorola, Inc. Phosphor and method for the fabrication thereof
CN1876756A (zh) * 2006-06-27 2006-12-13 任慰 白光二极管、增效转光粉、荧光粉及荧光粉的制备方法
CN1974720A (zh) * 2006-12-12 2007-06-06 天津理工大学 M(1－X) Y2S4∶Ax/ZnS核/壳结构量子点及其制备方法
CN101899294A (zh) * 2010-06-28 2010-12-01 海洋王照明科技股份有限公司 一种荧光粉材料及其制备方法
CN102212360A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 海洋王照明科技股份有限公司 一种场发射荧光材料及其制备方法
CN102504816A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 浙江天旭科技有限公司 一种ZnO/SnO2异质结构纳米发光材料的制备方法
CN102719251A (zh) * 2012-06-12 2012-10-10 北京工业大学 一种下转换发光增强复合粉体材料及其制备方法
WO2013001685A1 (ja) * 2011-06-29 2013-01-03 パナソニック株式会社 複合蛍光体および発光装置
CN103194231A (zh) * 2013-04-08 2013-07-10 北京工业大学 一种稀土/金属离子掺杂下转换发光增强材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6280656B1 (en) * 2000-02-08 2001-08-28 Motorola, Inc. Phosphor and method for the fabrication thereof
CN1876756A (zh) * 2006-06-27 2006-12-13 任慰 白光二极管、增效转光粉、荧光粉及荧光粉的制备方法
CN1974720A (zh) * 2006-12-12 2007-06-06 天津理工大学 M(1－X) Y2S4∶Ax/ZnS核/壳结构量子点及其制备方法
CN102212360A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 海洋王照明科技股份有限公司 一种场发射荧光材料及其制备方法
CN101899294A (zh) * 2010-06-28 2010-12-01 海洋王照明科技股份有限公司 一种荧光粉材料及其制备方法
WO2013001685A1 (ja) * 2011-06-29 2013-01-03 パナソニック株式会社 複合蛍光体および発光装置
CN102504816A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 浙江天旭科技有限公司 一种ZnO/SnO2异质结构纳米发光材料的制备方法
CN102719251A (zh) * 2012-06-12 2012-10-10 北京工业大学 一种下转换发光增强复合粉体材料及其制备方法
CN103194231A (zh) * 2013-04-08 2013-07-10 北京工业大学 一种稀土/金属离子掺杂下转换发光增强材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENGLIN YAN，ET AL.: "Near-IR Photoresponse in New Up-Converting CdSe/NaYF4:Yb,Er Nanoheterostructures", 《J. AM. CHEM. SOC.》 *
JUN-LIN YUAN，ET AL.: "Energy transfer mechanisms in Tb3+, Yb3+ codoped Y2O3 downconversion phosphor", 《J. PHYS. D: APPL. PHYS.》 *
R.V. YADAV,ET AL.: "Change in structural morphology on addition of ZnO and its effect on fluorescence of Yb3+/Er3+ doped Y2O3", 《SPECTROCHIMICA ACTA PART A: MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114989810A (zh) * 2022-06-16 2022-09-02 浙江工业大学 一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉及其制备方法
CN114989810B (zh) * 2022-06-16 2024-02-09 浙江工业大学 一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103627399B (zh) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. An efficient light converter YAB: Cr 3+, Yb 3+/Nd 3+ with broadband excitation and strong NIR emission for harvesting c-Si-based solar cells
TWI390748B (zh) Light energy of the battery efficiency film
Gao et al. Spectral shifting and NIR down-conversion in Bi 3+/Yb 3+ co-doped Zn 2 GeO 4
Chen et al. Improvement of conversion efficiency of silicon solar cells using up-conversion molybdate La2Mo2O9: Yb, R (R= Er, Ho) phosphors
CN103215038B (zh) 一种在紫外光激发下实现近红外发光的钼酸盐材料、制备方法及应用
Talewar et al. Near infrared emission and energy transfer in Eu2+-Nd3+ co-doped Ca2BO3Cl
Li et al. Ca 3 La 2 Te 2 O 12: Mn 4+, Nd 3+, Yb 3+: an efficient thermally-stable UV/visible–far red/NIR broadband spectral converter for c-Si solar cells and plant-growth LEDs
CN101628811A (zh) 透明陶瓷及其制备方法
CN101148357A (zh) 掺Yb3+的氧化镧钇上转换发光透明激光陶瓷的制备方法
CN102817076A (zh) 用于太阳光谱调制的Pr/Yb掺杂氟化钇锂单晶体及制备方法
Wang et al. Energy transfer in Ce, Nd, and Yb co-doped YAG phosphors
Li et al. Energy transfer in Tb3+, Yb3+ codoped Lu2O3 near-infrared downconversion nanophosphors
Ronot‐Limousin et al. Cerium Concentration and Temperature Dependence of the Luminescence of SrGa2 S 4: Ce, Na, a Blue‐Emitting Material for Electroluminescent and High Current Density Cathodoluminescent Displays
Singh et al. Probing dual mode emission of Eu3+ in garnet phosphor
CN103627399B (zh) 一种半导体/荧光粉异质结构及其制备方法
CN103224790B (zh) 一种紫外光转换发射近红外光的材料、制备方法及应用
CN103642495B (zh) 一种核壳结构的发光材料及其制备方法
CN107871793A (zh) 硅基太阳能电池及其制造方法
CN107312539B (zh) 一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料及其制备方法和应用
CN104031646A (zh) 一种太阳能电池用下转换荧光材料及其制备方法
CN101113332A (zh) 一种氮化物发光材料及其制备方法
Jiang et al. Upconversion luminescence properties of Y2Mo4O15: Yb3+, Er3+ by solid state combustion method
CN102719251B (zh) 一种下转换发光增强复合粉体材料及其制备方法
CN111484848A (zh) 一种近红外发光材料及其制备方法
Marques-Hueso et al. Advances in spectral conversion for photovoltaics: up-converting Er3+ doped YF3 nano-crystals in transparent glass ceramic

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20161214

Address after: Changzhou City, Jiangsu province Hehai road 213000 No. 9

Patentee after: Changzhou Institute of Energy Storage Materials & Devices

Address before: 130022 Changchun people's street, Jilin, No. 5625

Patentee before: Changchun Applied Chemistry Inst., Chinese Academy of Sciences