CN216389417U - 光电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光电子装置，包括：发光组件，用于发射初级辐射；光转换组件，用于将所述发光组件发射的初级辐射转换为次级辐射；所述光转换组件包含用于实现将所述初级辐射转换为次级辐射的荧光材料；所述荧光材料为掺杂有铬元素和/或铝元素的氧化镓结构；所述次级辐射的波长为600nm至1000nm。本实用新型的光电子装置兼具所能发射的红外光波长范围宽及光源稳定等优点。

Description

光电子装置

技术领域

本实用新型涉及光电领域，具体涉及一种光电子装置。

背景技术

人眼仅能识别400nm至700nm的可见光，无法通过肉眼观察物体内部成分，因此须通过侵入表面的方式对物体内部的组成进行观测。红外线成像具有非侵入性与高穿透性等特性，将红外线照射于植物或人体等物体表面，经由测量反射光、穿透光与入射光的比例，可获知物体内部信息(如植物体的内部成分、人体当前的组织状态等)。为实现该目的，红外线波长的涵盖范围必须够宽，才能在波长范围内呈现物体被红外线照射后反射与折射的波段数据。

传统红外线光源钨丝灯具有较宽的光谱，然而其放光来源为钨丝在高温下的黑体辐射，存在效率低、功耗高、寿命短、体积大等缺点。随着科技的发展，具有发光二极管的光电组件逐渐成为发展趋势，红外线发光二极管数组是常见的红外线光源，其是由多个窄带红外发光二极管芯片组成，能够在一定程度上提供宽带红外光源，然而不同发光二极管芯片的衰减程度不同，易造成光源不稳定，亦即无法稳定获取准确的信息，不利于产业化应用。

因此，提供一种具有更宽红外线波长涵盖范围且光源稳定的光电子装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种光电子装置，所能发射的红外光波长涵盖范围宽且稳定，能够有效克服现有技术存在的缺陷。

本实用新型提供一种光电子装置，包括：发光组件，用于发射初级辐射；光转换组件，用于将发光组件发射的初级辐射转换为次级辐射；光转换组件包含用于实现将初级辐射转换为次级辐射的荧光材料；荧光材料为掺杂有铬元素和/或铝元素的氧化镓结构；次级辐射的波长为600nm至1000nm。

根据本实用新型的一实施方式，荧光材料包括第一荧光材料，第一荧光材料为Ga_2-x-yO₃:xCr³⁺,yAl³⁺，其中，0<x<2，0<y<2，x+y<2。

根据本实用新型的一实施方式，第一荧光材料对应的次级辐射的波峰介于687nm至714nm之间，半高宽(Full width at half maximum，缩写为FWHM) 介于70nm至120nm之间。

根据本实用新型的一实施方式，荧光材料包括第二荧光材料，第二荧光材料为SrAl_12-x-yGa_xO₁₉:yCr³⁺，其中，0<x<12，0<y≤0.5，x+y<12。

根据本实用新型的一实施方式，第二荧光材料对应的次级辐射的波峰介于700nm至800nm之间，半高宽大于或等于114nm。

根据本实用新型的一实施方式，发光组件发射的初级辐射的波长为 400nm至500nm。

根据本实用新型的一实施方式，发光组件具有用于射出初级辐射的第一出光面，光转换组件位于第一出光面上，且光转换组件设有盛有荧光材料的凹槽；光转换组件具有用于射出次级辐射的第二出光面；光电子装置具有用于射出次级辐射的第三出光面；第二出光面与第三出光面之间具有空腔，空腔的侧壁上具有用于反射投射在侧壁上的次级辐射的反射部。

根据本实用新型的一实施方式，空腔平行于由第二出光面至第三出光面的方向的截面呈倒梯形结构。

根据本实用新型的一实施方式，包括壳体，发光组件、光转换组件封装在壳体内，且壳体在第二出光面与第三出光面之间围设成空腔。

根据本实用新型的一实施方式，还包括基座，发光组件安装在基座上，发光组件具有正极和负极，基座上设有与发光组件的正极相连的正极电连接部、以及与发光组件的负极相连的负极电连接部。

本实用新型提供的光电子装置，通过含有特定荧光材料的光转换组件将发光组件所发射的初级辐射转化为波长范围宽的次级辐射，从而使光电子装置产生红外光，能够避免由多个窄带红外发光二极管芯片组合而成的发光二极管数组所发射光源的不稳定性，兼具所能发射的红外光波长范围宽、光源稳定以及出光效率高、功耗低、结构简单、成本低、寿命长等优点，对于实际产业化应用具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式的光电子装置的结构示意图；

图2的A和B分别为Ga₂O₃:Cr³⁺的XRD谱图(横坐标为2θ角，纵坐标为相对强度(Relative Intensity))和晶体结构图；

图3的A和B分别为不同铝含量(y值)的第一荧光材料的XRD谱图和晶体结构图；

图4为不同铝含量(y值)的第一荧光材料的放光光谱图(横坐标为波长(Wavelength)，纵坐标为归一化强度(Normalized Intensity))；

图5为不同镓含量(x值)的第二荧光材料的XRD谱图；

图6为不同镓含量(x值)的第二荧光材料的放光光谱图；

图7为不同镓含量(x值)的第二荧光材料的内部量子效率图(横坐标为表征镓浓度(Concentrations)的x值，纵坐标为内量子效率(Internal Quantum Efficiency))；

图8为Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺的XRD谱图；

图9为Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺的激发光谱图；

图10为Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺的放光光谱图；

图11的A为Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的XRD图，B为 Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的晶格常数随y的变化曲线图；

图12为Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的激发光谱图；

图13为Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的放光光谱图；

图14为Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的放光光谱图；

图15为在850℃下烧结合成的LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺的放光光谱图；

图16为在不同烧结温度下合成的LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺的XRD图；

图17为不同烧结温度制得的第四荧光材料的内部量子效率图(横坐标为温度(Temperature)，纵坐标为内量子效率(Internal Quantum Efficiency))；

图18为x＝0.01、x＝0.02、x＝0.04、x＝0.06、x＝0.08的LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺的XRD图；

图19为x＝0.01、x＝0.02、x＝0.04、x＝0.06、x＝0.08的LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺的内量子效率图；

图20为LiIn_0.98Ge₂O₆:0.02Cr³⁺的放光光谱图。

附图标记说明：1：光电子装置；2：发光组件；3：光转换组件；4：第一电连接部；5：第二电连接部；6：壳体；7：空腔的侧壁；8：空腔；9：基座；31：第二出光面；61：第三出光面；Fm：荧光材料；IR：红外光。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行更为清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[光电子装置]

如图1所示，本实用新型提供的光电子装置1包括：发光组件2，用于发射初级辐射；光转换组件3，与发光组件2相连，用于将发光组件2发射的初级辐射转换为次级辐射；光转换组件3包含用于实现将初级辐射转换为次级辐射的荧光材料Fm；荧光材料Fm为掺杂有铬元素和/或铝元素的氧化镓结构；次级辐射的波长为600nm至1000nm。

具体来说，如图1所示，在光电子装置1的工作状态下，发光组件2发射初级辐射，即产生激发光，激发光经过光转换组件3并被光转换组件3中的荧光材料转换为红外光(即次级辐射)IR，进而使光电子装置1产生宽光谱范围(600nm至1000nm)的红外光。

荧光材料受到发光组件2发出的激发光的激发会产生红外光，其中的铬元素具体是铬三价离子，铬三价离子主要作为活化剂，替换部分的主晶格金属离子，在一些实施例中，荧光材料Fm包括第一荧光材料和/或第二荧光材料，即可以是第一荧光材料、或者第二荧光材料、或者第一荧光材料与第二荧光材料的混合物，第一荧光材料为Ga_2-x-yO₃:xCr³⁺,yAl³⁺，其中，0<x<2， 0<y<2，x+y<2；第二荧光材料为SrAl_12-x-yGa_xO₁₉:yCr³⁺，其中，0<x<12， 0<y≤0.5，x+y<12。

发光组件2用于产生激发光，以激发荧光材料Fm产生红外光，在一些实施例中，发光组件2发射的初级辐射的波长为400nm至500nm，400nm、 430nm、450nm、460nm、480nm、500nm或其中的任意两者组成的范围。

具体地，发光组件2包括半导体芯片，具体包括发光二极管 (Light-EmittingDiodes，LEDs)，发光二极管发射的初级辐射包含蓝光，例如，在一些实施例中，发光组件包括能够发出蓝光的蓝光发光二极管，用于在光电子装置1的工作状态下提供蓝光光源(即激发光)。

如图1所示，在一些实施例中，发光组件2具有用于射出初级辐射的第一出光面，光转换组件3位于第一出光面上，且光转换组件3设有盛有荧光材料Fm的凹槽，光转换组件3具有用于射出次级辐射的第二出光面31，光电子装置1具有用于射出次级辐射的第三出光面61，第二出光面31与第三出光面61之间具有空腔8，空腔8的侧壁7上具有用于反射投射在侧壁7上的次级辐射的反射部。在上述结构体系下，发光组件2发射的初级辐射从第一出光面射出并经由光转换组件3中的荧光材料转换为次级辐射，次级辐射从第二出光面31射出，经由空腔8传输至第三出光面61并从第三出光面61 射出，从而实现光电子装置1产生红外光。其中，侧壁7的反射部能够反射投射在反射部的次级辐射，从而使次级辐射输出更为集中，提高光电子装置的出光效率。

具体来说，侧壁7是位于第二出光面31和第三出光面61之间的壳体6 的内壁，其可以部分为反射部，或全部为反射部。反射部可以是反射镜，具体实施时，可以在侧壁7涂布光反射材料，以形成反射镜。其中，光反射材料可以是金属材料和/或非金属材料等常规材料，本实用新型对此不作特别限制。

如图1所示，在一些实施例中，空腔8平行于由第二出光面31至第三出光面61的方向(记为第一方向)的截面呈倒梯形结构，意即，空腔8的侧壁 7为斜面，第三出光面61垂直于第一方向的投影面积大于第二出光面31垂直于第一方面的投影面积，例如，第三出光面61、第二出光面31均为平面，则满足第三出光面61的横截面面积大于第二出光面31的横截面面积。该结构利于进一步提高光电子装置1的出光效率等性能。

如图1所示，在一些实施例中，光电子装置1包括壳体6，发光组件2、光转换组件3封装在壳体6内，且壳体6在第二出光面31与第三出光面61 之间围设成空腔8。

如图1所示，在一些实施例中，光电子装置1还包括基座9，发光组件2 安装在基座9上，发光组件2具有正极和负极，基座9上设有与发光组件2 的正极相连的正极电连接部4、以及与发光组件2的负极相连的负极电连接部4，正极电连接部4、负极电连接部5用于接通电源，以在光电子装置1工作状态时供电，使发光组件2发射初级辐射。可选地，如图1所示，正极电连接部4设置在基座9的第一侧，负极电连接部5设置在基座9的第二侧，第一侧与第二侧相对，且正极电连接部4伸出基座9的外缘，负极电连接部 5伸出基座9的外缘，以便于与电源连接，但不局限于此。

本实用新型的光电子装置1可以是放射红外线的仪器，尤其是需要放射红外线宽波段的仪器，例如红外线光谱仪、红外线成像仪等。

[第一荧光材料]

本实用新型中，第一荧光材料为Ga_2-x-yO₃:xCr³⁺,yAl³⁺，其中，0<x<2， 0<y<2，x+y<2。

具体地，第一荧光材料的制备过程可以包括：按照第一荧光材料中各元素的配比，将用于提供各元素的起始物(原料)混合后，在1400℃～1550℃下烧结，即制得第一荧光材料。其中，所述起始物可以包括所需元素的氧化物和/或金属盐，例如氧化镓(Gallium(III)trioxide,Ga₂O₃)、氧化铬 (Chromium trioxide,Cr₂O₃)、氧化铝(Aluminum(III)oxide,Al₂O₃)等。

掺杂不同铝含量的第一荧光材料，通过发光组件2(如上述的蓝光发光二极管)所发射的激发光激发后，能够产生不同波长范围的次级辐射，通常情况下，第一荧光材料对应的次级辐射的波长范围(放光范围)为600nm至 1000nm，其波峰介于687nm至714nm之间，半高宽(FWHM)介于70nm至 120nm之间，意即，第一荧光材料受到发光组件2发射的初级辐射的激发后产生的次级辐射的波长范围为600nm至1000nm、波峰(主波峰)介于687nm 至714nm之间、半高宽(FWHM)介于70nm至120nm之间。

下面以y＝0的荧光材料(Ga₂O₃:Cr³⁺)作为比较例，y＝0.4、y＝0.8、 y＝1的第一荧光材料(Ga_1.994-yO₃:0.006Cr³⁺,yAl³⁺荧光材料，x＝0.006)作为实施例，对不同铝含量的第一荧光材料进行更为具体的示例性说明：

比较例1

该比较例提供一种未掺杂铝离子的氧化镓掺杂铬离子荧光材料 (Ga₂O₃:Cr³⁺)，其制备过程如下：称量1.29684g的Ga₂O₃与0.00316g 的Cr₂O₃，于研钵中研磨半小时，使各成分均匀混和，得到混合粉末；将混合粉末转置小型坩锅中，然后置入方形炉中，以5℃/min的升温速率升温至1400℃后烧结5小时，再自然降至室温，即可得Ga₂O₃:Cr³⁺。

经测试，所合成的Ga₂O₃:Cr³⁺的X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)谱图和晶体结构图分别见图2的A和B，经与标准图谱ICSD-34243比较，可判断所合成的Ga₂O₃:Cr³⁺荧光材料为纯相，结构为单斜晶系，空间群为 C2/m。

采用Hamamatsu的QY Plus仪器，搭配高能量光源以提高信噪比，以 450至500nm的光源激发，可得该Ga₂O₃:Cr³⁺荧光材料的放光光谱如图4 所示，其发光范围为600至1000nm，峰值为713nm，半高宽为111nm，其中690nm处的尖峰为来自²E→⁴A₂的R-line电子跃迁，其余放射峰则来自⁴T₂→⁴A₂，该Ga₂O₃:Cr³⁺荧光材料的内部量子效率(internal quantumefficiency；IQE)为86.4％。

实施例1

本实施例提供一种共掺杂铝离子与铬离子的氧化镓荧光材料，其配方为Ga_{1.994- y}O₃:0.006Cr³⁺,yAl³⁺(x＝0.006，0<y≤1.994)，本实施例仅以y＝ 0.4、y＝0.8、y＝1为例，其制备过程如下：

(1)y＝0.4：称量1.14080g的Ga₂O₃、0.00348g的Cr₂O₃与0.15572 g的Al₂O₃，于研钵中研磨半小时，使各成分均匀混和，得到混合粉末；将混合粉末转置小型坩锅中，然后置入方形炉中，以5℃/min的升温速率升温至1550℃后烧结5小时，再自然降至室温，即可得Ga_1.994-yO₃:0.006Cr³⁺, yAl³⁺荧光材料；

(2)y＝0.8：称量0.94992g的Ga₂O₃、0.00387g的Cr₂O₃、0.34620g 氧化铝(Aluminum(III)oxide,Al₂O₃)，于研钵中研磨半小时，使各成分均匀混和，得到混合粉末；将混合粉末转置小型坩锅中，然后置入方形炉中，以5℃/min的升温速率升温至1550℃后烧结5小时，再自然降至室温，即可得Ga_1.994-yO₃:0.006Cr³⁺,yAl³⁺荧光材料；

(3)y＝1：称量0.83756g的Ga₂O₃、0.00410g的Cr₂O₃、0.45834g 的Al₂O₃，于研钵中研磨半小时，使各成分均匀混和，得到混合粉末；将混合粉末转置小型坩锅中，然后置入方形炉中，以5℃/min的升温速率升温至1550℃后烧结5小时，再自然降至室温，即可得Ga_{1.994- y}O₃:0.006Cr³⁺, yAl³⁺。

经测试，所合成的Ga_1.994-yO₃:0.006Cr³⁺,yAl³⁺的XRD图和晶体结构图分别见图3的A和B，Al₂O₃的XRD标准图谱见图3的A。从图3可判断 y＝0.4、y＝0.8与y＝1所对应的Ga_{1.994- y}O₃:0.006Cr³⁺,yAl³⁺均为纯相，经与标准图谱ICSD-34243比较，其结构均为单斜晶系，空间群为C2/m。

采用Hamamatsu的QY Plus仪器，搭配高能量光源以提高信噪比，以 450至500nm的光源激发(即发光组件2所发射的初级辐射的波长为 450nm至500nm)，可得Ga_1.994-yO₃:0.006Cr³⁺,yAl³⁺的放光光谱如图4所示，其发光范围为600至1000nm(即次级辐射的波长为600至1000nm)，峰值为713nm，半高宽为111nm，峰值(即波峰)分别为689nm(y＝0.4)、 688nm(y＝0.8)与687nm(y＝1)，半高宽分别为111nm(y＝0.4)、100nm (y＝0.8)与74nm(y＝1)，其中690nm处的尖峰为来自²E→⁴A₂的R-line 放射，其余放射峰则属⁴T₂→⁴A₂的电子跃迁，该Ga_1.994-yO₃:0.006Cr³⁺,yAl³⁺的内部量子效率分别为94.5％(y＝0.4)、92.7％(y＝0.8)与98.7％(y＝1)。

其中，从图4可以看到，提高第一荧光材料中铝离子的掺杂浓度能够使放光波峰产生蓝位移。

[第二荧光材料]

本实用新型中，第二荧光材料为SrAl_12-x-yGa_xO₁₉:yCr³⁺，其中，0<x<12， 0<y≤0.5，x+y<12。

具体地，第二荧光材料的制备过程可以包括：按照第二荧光材料中各元素的配比(即第二荧光材料化学式的化学计量)，将用于提供各元素的前驱物(原料)混合后，在950℃～1600℃下烧结(烧结时间一般约6小时至10小时)，即制得第二荧光材料。其中，所述前驱物可以包括所需元素的氧化物和/或金属盐，例如碳酸锶(SrCO₃)、Ga₂O₃、Al₂O₃、Cr₂O₃等。

一般情况下，第二荧光材料中的镓(Ga)和铝(Al)可完全固融于彼此，第二荧光材料对应的次级辐射的波长范围(放光范围)为700nm至1000nm，其波峰(主波峰)介于700nm至800nm之间，半高宽大于或等于114nm，意即，第二荧光材料受到发光组件2发射的初级辐射的激发后产生的次级辐射的波长范围为700nm至1000nm、波峰介于700nm至800nm之间、半高宽大于或等于114nm。

下面对不同铝和镓含量(x＝0、x＝2、x＝4、x＝6、x＝8、x＝10、x＝11.88) 的第二荧光材料(SrAl_11.88-xGa_xO₁₉:0.12Cr³⁺，y＝0.12)进行更为具体的示例性说明：

SrAl_11.88-xGa_xO₁₉:0.12Cr³⁺(y＝0.12，x＝0、x＝2、x＝4、x＝6、x＝8、x＝10、 x＝11.88)的制备过程如下：以对应第二荧光材料化学式的化学计量称量 SrCO₃、Ga₂O₃、Al₂O₃、Cr₂O₃，于研钵中研磨15分钟至20分钟，使各成分均匀混和，得到混合粉末；将混合粉末转置氧化铝坩锅中，然后置入热等静压烧结炉，在1425℃、1大气压的氮气压力下烧结10小时，再自然降至室温，即可得SrAl_11.88-xGa_xO₁₉:0.12Cr³⁺。

经测试，SrAl_11.88-xGa_xO₁₉:0.12Cr³⁺的XRD图见图5，放光光谱图见图 6，内部量子效率图见图7，可以看到，随着x的增大(x由0提升至11.88)， SrAl_11.88-xGa_xO₁₉:0.12Cr³⁺的主波峰蓝移，由792nm移至749nm；x＝4时对应的SrAl_11.88-xGa_xO₁₉:0.12Cr³⁺的内部量子效率最佳。

[第三荧光材料]

本实用新型中，还可以采用第三荧光材料，第三荧光材料为 Ca_2-x-yPN₃:xEu²⁺,ySr^{2 +}，其中，0<x<0.2与0≤y<1。采用掺杂不同锶(Sr) 含量的第三荧光材料，通过发光组件(如蓝色发光二极管)产生的激发光激发后，可以产生不同波长范围的次级辐射，通常情况下，第三荧光材料对应的次级辐射的波长范围(放光范围)为600nm至900nm，其放光波峰位置分别介于红光的655nm至667nm之间和红外光的853nm至835nm之间。

一般情况下，第三荧光材料的红光放光范围为600nm至660nm，红外光放光范围为700nm至900nm。此外，用于激发第三荧光材料产生次级辐射的激发光的波长一般可以为350nm至480nm。

具体地，第三荧光材料的制备过程可以包括：按照第三荧光材料中各元素的配比，将用于提供各元素的起始物(原料)混合并研磨成粉末，以混合均匀，然后在150MPa～200MPa惰性气体压力、1100℃～1400℃条件下烧结，得到第三荧光材料。可选地，研磨过程的时间一般可以为至少半小时，研磨结束后可以将得到的粉末产物置于坩埚中，再放入热等压烧结炉中，以20℃/min的升温速率升至1100℃～1400℃，在150MPa～200MPa 惰性气体压力下烧结，然后自然降温至室温，即制得第三荧光材料。其中，起始物可以包括所需元素的氮化物、磷化物、金属盐中的至少一种，惰性气体例如包括氮气，但不局限于此。

下面以y＝0、y＝0.3、y＝0.7、x＝0.06为例，对不同锶(Sr)含量的第三荧光材料进行更为具体的示例性说明：

实施例2

该实施例2提供一种未掺杂锶的Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺荧光材料(即y＝0、 x＝0.06的第三荧光材料)，其制备过程如下：称量1.0512g氮化钙(calcium nitride,Ca₃N₂)、0.3396g红磷(phosphorus red,P_red)与0.1092g氮化铕 (europium nitride,EuN)，于研钵中研磨半小时，直至均匀混合，将得到的混合粉末转置于小型坩锅中，然后置入热等静压烧结炉，以20℃/min的升温速率升温至1200℃，于1200℃、150MPa氮气压力下烧结10小时，然后自然降至室温，即制得Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺。

经测试，所合成的Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺的XRD图见图8，经与标准图谱 (图8中的Ca₂PN₃ standard)比较，可判断Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺为纯相，其结构为正交晶系，空间群为Cmce。

采用Fluoromax 4P的荧光光谱仪器，固定其激发波长为650nm，测得 Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺的激发光谱如图9所示，显示Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺可被蓝光发光二极管激发。

采用Fluoromax 4P的荧光光谱仪器，以波长460nm的光源激发，测得Ca_1.94PN₃:0.06Eu²⁺的放光光谱如图10所示，其发光范围(即产生的次级辐射的波长范围)涵盖600nm至900nm，峰值分别为655nm和853nm，半高宽分别为94与175nm。

实施例3

本实施例3提供一种共掺杂锶离子与铕离子的氮磷化钙荧光材料，其配方为Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺(x＝0.06，0≤y＜1)，本实施例仅以y ＝0.3、y＝0.7为例，其制备过程如下：

(1)y＝0.3：称量0.8047g氮化钙(calcium nitride,Ca₃N₂)、0.3075g 红磷(phosphorus red,P_red)、0.0989g氮化铕(europium nitride,EuN)与0.2888 g氮化锶(strontium nitride,Sr₃N₂)作为起始物，参照实施例2的制备过程制得Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu^{2 +},ySr²⁺；

(2)y＝0.7：称量0.5404g氮化钙(calcium nitride,Ca₃N₂)、0.2732g 红磷(phosphorus red,P_red)、0.0878g氮化铕(europium nitride,EuN)与 0.5986g氮化锶(strontium nitride,Sr₃N₂)作为起始物，参照实施例2的制备过程制得Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu^{2 +},ySr²⁺。

经测试，所合成Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的XRD图见图11的A，可判断y＝0.3与y＝0.7的Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺荧光材料均为纯相，经与标准谱图(图11中的Ca₂PN₃standard)对比，其结构为正交晶系，空间群为Cmce；Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的晶格常数随y的变化曲线见图 11的B，可判断其晶格常数a、b、c随y的增大而增大，原因在于Sr²⁺的离子半径大于Ca²⁺，当Sr²⁺取代于Ca²⁺晶格位置时，会使 Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺随y值的增大而增大晶格常数a、b、c与晶格体积(v)。

采用Fluoromax 4P的荧光光谱仪器，固定其激发波长为650nm，测得 Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的激发光谱如图12所示，显示 Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺可被蓝光发光二极管激发。

采用Fluoromax 4P的荧光光谱仪器，以460nm的光源激发，测得 Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺的放光光谱如图13所示，其发光范围(即产生的次级辐射的波长范围)涵盖600nm至900nm，y＝0.3的 Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺荧光材料的峰值分别为665nm与848nm、半高宽分别为130nm与186nm，y＝0.7的Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺荧光材料的峰值分别为667nm与835nm、半高宽分别为164nm与254nm。

将y＝0、y＝0.3、y＝0.7的Ca_1.94-yPN₃:0.06Eu²⁺,ySr²⁺荧光材料的放光光谱汇总于图14，可以看到，提高第三荧光材料中的锶离子掺杂浓度，可以使红外线放光波峰产生蓝位移，并且增强其放光强度，然而会使红光放射红移。

[第四荧光材料]

本实用新型中，还可以采用第四荧光材料，第四荧光材料为 LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺,0≤x≤0.5，该第四荧光材料是由主体(Host)和活化剂(activator)两部分组成的荧光体，主体作为活化剂的宿主容纳活化剂，活化剂负责使荧光体发射次级辐射，上述化学式中的LiIn_1-xGe₂O₆为主体， Cr³⁺为活化剂。

第四荧光材料产生的次级辐射的波长范围(放光范围)为700nm至1200nm，其峰值大于860nm。此外，用于激发第四荧光材料产生次级辐射的激发光的波长一般可以为420nm至480nm，该激发光的波长尤其可以为 460nm左右。

具体地，第四荧光材料可以通过单级固相反应(Single stages solid stagereaction)制得，其制备过程具体可以包括：将用于提供各元素的起始物(原料)混合并研磨成粉末，或者将用于提供各元素的起始物与助熔剂混合并研磨成粉末，以混合均匀，然后在850℃～1350℃条件下烧结，得到第四荧光材料；其中，助熔剂可以包括NH₄F；可以采用玛瑙研钵进行研磨，研磨时间可以为15min至20min，烧结过程可以在空气气氛中进行，烧结时间例如为10小时左右，起始物可以包括所需元素的氧化物和/或金属盐，但不局限于此。

下面以x＝0.06的LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺为例对第四荧光材料进行更为具体的示例性说明

实施例4

(1)将按照LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺中各元素的化学计量比称取LiCO₃、 In₂O₃、GeO₂和Cr₂O₃作为起始物，再向其中加入占起始物总质量的2％的NH₄F，在玛瑙研钵中研磨15min～25min，然后将得到的混合粉末转移至氧化铝坩埚中，在空气气氛中于850℃烧结10小时，制得LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺。

以波长475nm的光源激发，测得在850℃下烧结合成的 LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺的放光光谱见图15，其发光范围涵盖700nm至 1200nm，峰值约为864nm，半高宽约为170nm。

(2)参照上述过程，将烧结温度分别调整为900℃、1000℃、1100 ℃和1150℃，制得LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺。

经测试，在不同烧结温度下合成的LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺的XRD图见图16，与标准图谱(图16中的PDF#26–1438)基本一致，可判断该些 LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺为正交晶系(即具有正交晶体结构)，空间群为Pbca；另测得该些LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺的内量子效率见图17，可以看到，随着烧结温度的降低，LiIn_0.94Ge₂O₆:0.06Cr³⁺的内量子效率提高。

实施例5

参照实施例4的过程，控制烧结温度为850℃，分别合成x＝0.01、x＝0.02、 x＝0.04、x＝0.06、x＝0.08的LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺，经测试，该些LiIn_1-xGe₂O₆: xCr³⁺的XRD图见图18，与标准图谱(图18中的PDF#26-1438)基本一致，可判断该些LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺为正交晶系，空间群为Pbca；另测得该些 LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺的内量子效率见图19，可以看到，随着Cr^{3 +}含量的增加， LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺的内量子效率降低。当x＝0.02时(第四荧光材料为LiIn_0.98Ge₂O₆:0.02Cr³⁺)，达到最大内量子效率83％。

此外，以波长475nm的光源激发，测得在x＝0.02的LiIn_1-xGe₂O₆:xCr³⁺(LiIn_0.98Ge₂O₆:0.02Cr³⁺)的放光光谱见图20，其发光范围涵盖700nm至 1200nm，峰值约为873nm，半高宽约为170nm。

以上对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光电子装置，其特征在于，包括：

发光组件，用于发射初级辐射；

光转换组件，用于将所述发光组件发射的初级辐射转换为次级辐射；

所述光转换组件包含用于实现将所述初级辐射转换为次级辐射的荧光材料；

所述荧光材料为掺杂有铬元素和/或铝元素的氧化镓结构；

所述次级辐射的波长为600nm至1000nm。

2.根据权利要求1所述的光电子装置，其特征在于，所述荧光材料包括第一荧光材料，所述第一荧光材料为Ga_2-x-yO₃:xCr³⁺,yAl³⁺，其中，0<x<2，0<y<2，x+y<2。

3.根据权利要求2所述的光电子装置，其特征在于，

所述第一荧光材料对应的次级辐射的波峰介于687nm至714nm之间，半高宽介于70nm至120nm之间。

4.根据权利要求1所述的光电子装置，其特征在于，所述荧光材料包括第二荧光材料，所述第二荧光材料为SrAl_12-x-yGa_xO₁₉:yCr³⁺，其中，0<x<12，0<y≤0.5，x+y<12。

5.根据权利要求4所述的光电子装置，其特征在于，所述第二荧光材料对应的次级辐射的波峰介于700nm至800nm之间，半高宽大于或等于114nm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光电子装置，其特征在于，所述发光组件发射的初级辐射的波长为400nm至500nm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的光电子装置，其特征在于，

所述发光组件具有用于射出所述初级辐射的第一出光面，所述光转换组件位于所述第一出光面上，且所述光转换组件设有盛有所述荧光材料的凹槽；

所述光转换组件具有用于射出所述次级辐射的第二出光面；

所述光电子装置具有用于射出所述次级辐射的第三出光面；

所述第二出光面与所述第三出光面之间具有空腔，所述空腔的侧壁上具有用于反射投射在所述侧壁上的所述次级辐射的反射部。

8.根据权利要求7所述的光电子装置，其特征在于，所述空腔平行于由第二出光面至第三出光面的方向的截面呈倒梯形结构。

9.根据权利要求7所述的光电子装置，其特征在于，包括壳体，所述发光组件、所述光转换组件封装在所述壳体内，且所述壳体在所述第二出光面与第三出光面之间围设成所述空腔。

10.根据权利要求1所述的光电子装置，其特征在于，还包括基座，所述发光组件安装在所述基座上，所述发光组件具有正极和负极，所述基座上设有与所述发光组件的正极相连的正极电连接部、以及与所述发光组件的负极相连的负极电连接部。

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