TWI748912B - 螢光材料 - Google Patents

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提供一種螢光材料，具有以下化學式：Ca 2-xSr xLa 1-m-nGd mEu nTaO 6，其中0＜x＜0.2， 0＜m＜0.2，0＜n＜0.5。此螢光材料可被藍光激發，產生具有窄半峰全寬的紅光發光峰，且具有高量子效率的特性。

Description

螢光材料
本揭示內容是關於一種螢光材料，特別是關於一種具有窄發光峰的紅光螢光材料。
隨著科技的進步，發光材料現今已廣泛的應用在生活中。目前發展較為成熟的發光材料主要是螢光材料。研究也多半聚焦於如何獲得較窄波長範圍的發射光。螢光材料可應用於例如有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diod；OLED)、電漿平面顯示器(Plasma Display Panel；PDP)、液晶顯示器(Liquid-crystal display ；LCD)等裝置中。
螢光材料的放光特性與其可應用之產品息息相關，例如，放光強度、發光量子產率、發光效率或窄半峰全寬等。因此，仍需持續改良及研究螢光材料以滿足產業上的需求。
本揭示內容提供一種螢光材料，具有以下化學式：Ca 2-xSr xLa 1-m-nGd mEu nTaO 6，其中0＜x＜0.2， 0＜m＜0.2，0＜n＜0.5。
在一些實施方式中，x為0.01至0.15的數值。
在一些實施方式中，x為0.025至0.1的數值。
在一些實施方式中，m為0.01至0.15的數值。
在一些實施方式中，m為0.025至0.1的數值。
在一些實施方式中，n為0.1至0.475的數值。
在一些實施方式中，n為0.2至0.45的數值。
在一些實施方式中，螢光材料的量子效率介於約54%至約76%。
在一些實施方式中，該螢光材料在波長約450nm至約470nm之藍光激發下，產生放射光譜，放射光譜在波長為約610nm至約625nm範圍內具有發光峰。
在一些實施方式中，發光峰的半峰全寬為約8至約10nm。
應該理解的是，前述的一般性描述和下列具體說明僅僅是示例性和解釋性的，並旨在提供所要求的本揭示內容的進一步說明。
在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或例如±30%、±20%、±15%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」可依量測性質、塗佈性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
本揭示內容提供一種螢光材料，具有以下化學式：Ca 2-xSr xLa 1-m-nGd mEu nTaO 6，其中0＜x＜0.2， 0＜m＜0.2，0＜n＜0.5。此螢光材料可被波長為約450nm至約470nm的藍光激發，產生放射光譜。放射光譜在波長為約610nm至約625nm範圍內具有發光峰。激發光的波長例如為460、461、462、463、464、465、466或467nm。發光峰為紅光發光峰，其具有窄半峰全寬(Full width at half maximum；FWHM)。在一些實施方式中，FWHM為約8至約10 nm。FWHM例如為8、8.5、9、9.5或10nm。在一些實施方式中，螢光材料具有高於約54%的量子效率(Quantum efficiency)。量子效率例如為54、56、58、59、60、61、62、63、64、65、66、68、70、72、74或76。
在一些實施方式中，x為0.01至0.15的數值。舉例來說，x為0.01、0.025、0.05、0.075、0.1、0.125或0.15。在一些實施方式中，x為0.025至0.1的數值。
在一些實施方式中，m為0.01至0.15的數值。舉例來說，m為0.01、0.025、0.05、0.075、0.1、0.125或0.15。在一些實施方式中，m為0.025至0.1的數值。
在一些實施方式中，n為0.1至0.475的數值。舉例來說，n為0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.475。在一些實施方式中，n為0.2至0.45的數值。
在一些實施方式中，x/m的比值為約0.2至約5。舉例來說，x/m的比值為0.2、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5。在一些實施方式中，x/m的比值為約0.25至約4。
可以透過調整上述的x、m、n及x/m的數值，調整螢光材料的放射光譜，以符合製造者所需。
在一些實施方式中，螢光材料Ca 2-xSr xLa 1-m-nGd mEu nTaO 6可由固相合成法(Solid state synthesis)合成。具體來說，根據欲合成的螢光材料內元素的化學計量比稱重反應物：碳酸鈣(CaCO 3)、氧化鉭(Ta 2O 5)、氧化鑭(La 2O 3)、氧化銪(Eu 2O 3)、碳酸鍶(SrCO 3)及氧化釓(Gd 2O 3)。研磨上述材料。對上述材料進行第一熱處理。對上述材料進行第二熱處理。得到螢光材料。在一些實施方式中，第一熱處理為約780℃至約850℃。例如：780、790、800、810、820、830、840或850℃。在一些實施方式中，第二熱處理為約1100℃至約1600℃。例如：1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550或1600℃。在一些實施方式中，省略第一熱處理。當熱處理的溫度落於上述範圍內，可使製得的螢光材料具有較高的放光強度，且具有高於約54%的量子效率，最高可達約76%。舉例來說，在溫度1200℃下進行第二熱處理，螢光材料的量子效率可達約64%；在溫度1300℃下進行第二熱處理，螢光材料的量子效率可達約66%；在溫度1400℃下進行第二熱處理，螢光材料的量子效率可達約70%；在溫度1500℃下進行第二熱處理，螢光材料的量子效率可達約76%。隨著第二熱處理的溫度提升，螢光材料的量子效率及放光強度會隨之提高。在一些實施方式中，以球磨機研磨上述材料。在一些實施方式中，在研磨上述材料時，添加乙醇。
下文將參照實驗例，更具體地描述本揭示內容的特徵。雖然描述了以下實施例，但是在不逾越本揭示內容範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應由下文所述之實施例對本揭示內容作出限制性地解釋。
比較例1：合成螢光材料Ca 2La 0.60Eu 0.40TaO 6
以固相合成法合成螢光材料。根據化學計量比稱重反應物：碳酸鈣(CaCO 3)、氧化鉭(Ta 2O 5)、氧化鑭(La 2O 3)及氧化銪(Eu 2O 3)。研磨上述材料約10分鐘。加入20mL的乙醇，研磨約20分鐘。再以球磨機研磨約24小時。將上述前驅物置於高溫爐中，在空氣環境下，以800℃進行第一熱處理約4小時。研磨冷卻後樣品約30分鐘。再將樣品置於高溫爐中，以1400℃進行第二熱處理約6小時。降溫至40℃，取出樣品並加以研磨。製得微紅的粉末狀螢光材料Ca 2La 0.60Eu 0.40TaO 6。
以464nm的藍光進行激發，得到如第1圖所示的螢光材料Ca 2La 0.60Eu 0.40TaO 6的放射光譜。由第1圖可知，在約610nm至約625nm範圍內，螢光材料可產生狹窄的紅光發光峰，波長為約615nm處具有一主要峰值。發光峰的半峰全寬(Full width at half maximum；FWHM)約為8nm。螢光材料Ca 2La 0.60Eu 0.40TaO 6具有約50%的量子效率。
實驗例1：合成螢光材料Ca 1.95Sr 0.05La 0.6-mGd mEu 0.4TaO 6
以固相合成法合成具有不同Gd含量的螢光材料。實驗例1的反應物包括CaCO3、Ta2O5、La2O3、Eu2O3、碳酸鍶(SrCO3)及氧化釓(Gd2O3)。根據化學計量比稱重反應物，再參照前述之比較例1的製作流程進行製備，得到微紅的粉末狀螢光材料Ca1.95Sr0.05La0.6-mGdmEu0.4TaO6。在實驗例1中，合成三種不同Gd含量的螢光材料，m分別為0.025、0.075、0.1。
以464nm的藍光進行激發，得到如第2圖所示的放射光譜。曲線210、220、230分別為m為0.025、0.075、0.1的螢光材料的放射光譜。詳細來說，曲線210為Ca1.95Sr0.05La0.575Gd0.025Eu0.4TaO6的放射光譜；曲線220為Ca1.95Sr0.05La0.525Gd0.075Eu0.4TaO6的放射光譜；曲線230為Ca1.95Sr0.05La0.50Gd0.10Eu0.4TaO6的放射光譜。由第2圖可知，在約610nm至約625nm範圍內，上述螢光材料可產生狹窄的紅光發光峰，波長為約615nm處具有一主要峰值。發光峰的FWHM約為8nm。上述螢光材料皆具有約60%以上的量子效率。換句話說，當m落於0.025至0.1的區間內，螢光材料皆具有約60%以上的量子效率。量子效率甚至可高達約70%。舉例來說，Ca1.95Sr0.05La0.575Gd0.025Eu0.4TaO6具有約60%的量子效率，Ca1.95Sr0.05La0.525Gd0.075Eu0.4TaO6具有約65%的量子效率， Ca1.95Sr0.05La0.50Gd0.10Eu0.4TaO6具有約63%的量子效率。比較實驗例1及前述比較例1，可知本案的含有Sr及Gd的螢光材料的量子效率(約60%以上)高於比較例1的螢光材料的量子效率(約50%)。
實驗例2：合成螢光材料Ca1.975Sr0.025La0.625Gd0.025Eu0.35TaO6
以固相合成法合成螢光材料。實驗例5的反應物包括CaCO3、Ta2O5、La2O3、Eu2O3、SrCO3及Gd2O3。根據化學計量比稱重反應物，再參照前述之實驗例1的製作流程進行製備。在本實驗例中，以1500℃進行第二熱處理。
以463nm的藍光進行激發，得到如第3圖所示的螢光材料Ca1.975Sr0.025La0.625Gd0.025Eu0.35TaO6的放射光譜。由第3圖可知，在約610nm至約625nm範圍內，螢光材料可產生狹窄的紅光發光峰，波長為約613nm處具有一主要峰值。發光峰的FWHM約為9nm。此外，此螢光材料具有約65%的量子效率。比較實驗例2及前述比較例1，可知本案的含有Sr及Gd的螢光材料Ca1.975Sr0.025La0.625Gd0.025Eu0.35TaO6的量子效率(約65%)高於比較例1的螢光材料Ca2La0.60Eu0.40TaO6的量子效率(約50%)。
實驗例3：合成螢光材料Ca1.975Sr0.025La0.45Gd0.10Eu0.45TaO6
以固相合成法合成螢光材料。製作流程請參實驗例2，在此不再贅述。
以464nm的藍光進行激發，得到如第4圖所示的螢光材料Ca 1.975Sr 0.025La 0.45Gd 0.10Eu 0.45TaO 6的放射光譜。由第4圖可知，在約610nm至約625nm範圍內，螢光材料可產生狹窄的紅光發光峰，波長為約615nm處具有一主要峰值。發光峰的FWHM約為9nm。此外，此螢光材料具有約63%的量子效率。比較實驗例3及前述比較例1，可知本案的含有Sr及Gd的螢光材料Ca 1.975Sr 0.025La 0.45Gd 0.10Eu 0.45TaO 6的量子效率(約63%)高於比較例1的螢光材料Ca 2La 0.60Eu 0.40TaO 6的量子效率(約50%)。
實驗例4：合成螢光材料Ca 1.90Sr 0.10La 0.60Gd 0.10Eu 0.30TaO 6
以固相合成法合成螢光材料。製作流程請參實驗例2，在此不再贅述。
以465nm的藍光進行激發，得到如第5圖所示的螢光材料Ca 1.90Sr 0.10La 0.60Gd 0.10Eu 0.30TaO 6的放射光譜。由第5圖可知，在約610nm至約625nm範圍內，螢光材料可產生狹窄的紅光發光峰，波長為約614nm處具有一主要峰值。發光峰的FWHM約為8nm。此外，此螢光材料具有約59%的量子效率。比較實驗例4及前述比較例1，可知本案的含有Sr及Gd的螢光材料Ca 1.90Sr 0.10La 0.60Gd 0.10Eu 0.30TaO 6的量子效率(約59%)高於比較例1的螢光材料Ca 2La 0.60Eu 0.40TaO 6的量子效率(約50%)。
實驗例5：合成螢光材料Ca 1.90Sr 0.10La 0.775Gd 0.025Eu 0.20TaO 6
以固相合成法合成螢光材料。製作流程請參實驗例2，在此不再贅述。
以462nm的藍光進行激發，得到如第6圖所示的螢光材料Ca 1.90Sr 0.10La 0.775Gd 0.025Eu 0.20TaO 6的放射光譜。由第6圖可知，在約610nm至約625nm範圍內，螢光材料可產生狹窄的紅光發光峰，波長為約612nm處具有一主要峰值。發光峰的FWHM約為10nm。此外，此螢光材料具有約54%的量子效率。比較實驗例5及前述比較例1，可知本案的含有Sr及Gd的螢光材料Ca 1.90Sr 0.10La 0.775Gd 0.025Eu 0.20TaO 6的量子效率(約54%)高於比較例1的螢光材料Ca 2La 0.60Eu 0.40TaO 6的量子效率(約50%)。
綜上所述，本揭示內容提供一種可放射紅光的螢光材料，其具有狹窄的FWHM的發光峰及高量子效率的特性，螢光材料內的Sr及Gd可有效提升螢光材料的量子效率，有助於其在發光產業上的應用。此外，本揭示內容的螢光材料可由相當簡易且方便的製程製得，而使製造者能夠以較低的花費成本製得。
儘管已經參考某些實施方式相當詳細地描述了本揭示內容，但是亦可能有其他實施方式。因此，所附申請專利範圍的精神和範圍不應限於此處包含的實施方式的描述。
對於所屬技術領域人員來說，顯而易見的是，在不脫離本揭示內容的範圍或精神的情況下，可以對本揭示內容的結構進行各種修改和變化。鑑於前述內容，本揭示內容意圖涵蓋落入所附權利要求範圍內的本揭示內容的修改和變化。
210, 220, 230:曲線
本揭示內容上述和其他態樣、特徵及其他優點參照說明書內容並配合附加圖式得到更清楚的瞭解，其中： 第1圖是根據本揭示內容的比較例1的螢光材料的放射光譜。 第2至6圖是根據本揭示內容各種實施方式的螢光材料的放射光譜。
210,220,230:曲線

Claims (10)

  1. 一種螢光材料，具有以下化學式：Ca2-xSrxLa1-m-nGdmEunTaO6，其中0<x<0.2，0<m<0.2，0<n<0.5。
  2. 如請求項1所述的螢光材料，其中x為0.01至0.15的數值。
  3. 如請求項2所述的螢光材料，其中x為0.025至0.1的數值。
  4. 如請求項1所述的螢光材料，其中m為0.01至0.15的數值。
  5. 如請求項4所述的螢光材料，其中m為0.025至0.1的數值。
  6. 如請求項1所述的螢光材料，其中n為0.1至0.475的數值。
  7. 如請求項6所述的螢光材料，其中n為0.2至0.45的數值。
  8. 如請求項1所述的螢光材料，其中該螢光材 料的量子效率介於約54%至約76%。
  9. 如請求項1所述的螢光材料，其中該螢光材料在波長約450nm至約470nm之藍光激發下，產生一放射光譜，該放射光譜在波長為約610nm至約625nm範圍內具有一發光峰。
  10. 如請求項9所述的螢光材料，其中該發光峰的一半峰全寬為約8nm至約10nm。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101921589A (zh) * 2009-06-17 2010-12-22 中国科学院上海硅酸盐研究所 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法
CN103031125A (zh) * 2009-06-17 2013-04-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法
TW201602311A (zh) * 2014-05-01 2016-01-16 奇異電器公司 製備發紅光之螢光體之方法
US20160304779A1 (en) * 2013-12-04 2016-10-20 Merck Patent Gmbh Eu2+-activated phosphors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101921589A (zh) * 2009-06-17 2010-12-22 中国科学院上海硅酸盐研究所 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法
CN103031125A (zh) * 2009-06-17 2013-04-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法
US20160304779A1 (en) * 2013-12-04 2016-10-20 Merck Patent Gmbh Eu2+-activated phosphors
TW201602311A (zh) * 2014-05-01 2016-01-16 奇異電器公司 製備發紅光之螢光體之方法

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