[发明专利]一种氮化物发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，特别是提供了一种氮化物发光材料及其制备方法，以高纯度Ln(Ln为La或Y)，Si，Ce，Eu₂O₃与Si₃N₄为原料，通过电弧炉熔炼与高温固相烧结，制备出具有优良发光性能的氮化物材料。

背景技术

迄今为止，已出现多种发光材料，在社会的各个领域发挥的了重要作用。但大多数以氧化物，硫化物或氧硫化物为基质，并在这些基质中掺杂少量的过渡金属离子或稀土离子为发光中心。这些化合物的化学稳定性差，特别是综合发光效率与温度猝灭特性后，真正可实用的材料并不多。随着社会的发展，它们已越来越难以适应白光二极管照明与现代等离子和场发射显示技术等发展对材料的要求。

当以Ce³⁺或Eu²⁺作为激活剂时，其吸收和发射带是由4fⁿ4f^n-15d¹跃迁引起的。由于5d轨道裸露在外层，受周围所处的晶体环境影响大。研究表明，4fⁿ4f^n-15d¹跃迁引起的激发和发射谱带位置主要取决于5d能级重心位置和晶场劈裂。5d能级重心位置主要由化学键性质决定，5d能级劈裂取决于晶场强度。随着稀土激活离子与周围配位阴离子共价键成分增加，5d能级的重心降低，相应的激发和发射谱带位置向长波方向移动。

已有研究指出，在所有化合物中，氮化物具有最强的共价键性。而目前国际和国内关于氮化物荧光体的研究报道很少。因此，在共价键占主导地位的化学性能稳定的氮化物体系中探索新型的长波长发光材料是一种新的研究趋势。目前，还未有过关于在LnSi₃(N，O)₅基质中掺杂Ce³⁺或Eu²⁺的发光性能的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化物发光材料及其制备方法，获得了具有优良发光性能的氮化物发光材料。

本发明的氮化物发光材料化学通式为：Ln_1-xM_x^y+Si₃N_5-3x+xyO_3x-xy，其中，Ln为La或Y，M为Ce或Eu，y＝3或2，0＜X＜1。其激发波长位于350~510nm之间，发射波长位于400~600nm之间。

本发明选用Ce³⁺与Eu²⁺为发光中心，以LnSi₃(N，O)5为基质，以高纯度的Ln，Si，Ce，Eu₂O₃和Si₃N₄为原料，利用电弧炉熔炼和高温固相烧结工艺制备出一种含Ce³⁺或Eu²⁺的氮化物发光材料Ln_1-xM_x^y+Si₃N_5-3x+xyO_3x-xy(Ln为La或Y，M为Ce或Eu，y＝3或2)。

本发明以化学通式Ln_1-xM_x^y+Si₃N_5-3x+xyO_3x-xy中的X，即稀土发光中心Ce³⁺或Eu²⁺的不同百分含量，为选择参数点的参数配料，其中0＜X＜1。

本发明的目的是通过下列方法实施的。以Ce³⁺或Eu²⁺为发光中心，利用纯度高于99.5％的金属Ln，单质Si，纳米Si₃N₄粉体，金属Ce和Eu₂O₃粉末为原料，通过电弧炉熔炼，研磨，压片，高温固相烧结等工艺，获得发光性能优异的氮化物发光材料以及其制备方法。

当发光中心M为Ce，y＝3时，具体工艺步骤为：