[发明专利]窄带深紫外发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料及其制备方法，尤其涉及一种窄带深紫外发光材料及其制备方法。

背景技术

利用汞蒸汽放电产生波长为254nm紫外线的气体放电灯被广泛应用在各种工业过程中，如用于大面积显示面板和印刷电路板等行业的光聚合和光刻等需要紫外线照射的工艺过程中。另外，紫外光还可以用于杀菌和皮肤疾病的医学治疗等方面。但是，由于汞是一种有毒的元素，这种气体放电灯在使用过程中，汞蒸汽释放会对人体和环境造成危害。

氮族半导体发光二极管(LED)能够在紫外光区域的发光，并且发出365nm紫外光的LED已经进入市场，输出功率达到250毫瓦，实验也已经证实在AlN同质结中能够实现210nm超短波长的紫外光发射，但是由于其输出功率非常小，还没有实用的价值。并且要实现所需要的发光波长并具有有效的光发射，在LED中必须使用量子阱结构，这导致LED的制作成本居高不下。另外，由于受到量子阱结构中热载流子分布的限制，LED的光谱线宽一般远远超过10nm，这就不能满足较窄的光谱线宽的应用，例如在光刻技术以及医疗方面的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中汞蒸汽的气体放电灯会产生汞中毒、污染环境，而能发出365nm紫外光的LED的输出功率小、制作成本高的缺陷，提供一种发光性能好、无汞、具有较窄光谱线宽的窄带深紫外发光材料。

本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种工艺简单可靠、产品质量高的窄带深紫外发光材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种窄带深紫外发光材料，为以下化学式的物质：A_3-x(Al_1-mGa_m)₅O₁₂:xGd，其中，0＜x≤0.45，0≤m≤1，A为Y、La、Lu、Sm、Tb、Sc中的至少一种。上述化学式的含义是以Gd离子为激活剂的A_3-x(Al_1-mGa_m)₅O₁₂发光材料。

x、m的取值分别优选为0＜x≤0.3，0≤m≤0.8。

窄带深紫外发光材料的第一种制备方法，是以Y³⁺、La³⁺、Lu³⁺、Sc³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺的氧化物、碳酸盐、氯化物、硝酸盐、草酸盐、醋酸盐中的至少一种，加上Al³⁺、Gd³⁺、Ga³⁺中每种离子的氧化物、碳酸盐、氯化物、硝酸盐、草酸盐或醋酸盐为原料，通过溶胶凝胶法制成。

窄带深紫外发光材料的第一种制备方法，优选包括以下步骤：

(1)、以Y³⁺、La³⁺、Lu³⁺、Sc³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺的氧化物、碳酸盐、氯化物、硝酸盐、草酸盐、醋酸盐中的至少一种，加上Al³⁺、Gd³⁺、Ga³⁺中每种离子的氧化物、碳酸盐、氯化物、硝酸盐、草酸盐或醋酸盐为原料，按化学式A_3-x(Al_1-mGa_m)₅O₁₂:xGd中各元素之间的摩尔份数称取原料，其中，0＜x≤0.45，0≤m≤1，A为Y、La、Lu、Sm、Tb、Sc中的至少一种；

(2)、将步骤(1)原料中的氧化物、碳酸盐、醋酸盐或草酸盐用盐酸或硝酸溶解；或者将步骤(1)原料中的氯化物、硝酸盐直接加水溶解；

(3)、在步骤(2)的基础上，加入柠檬酸、水、乙醇形成混合溶液，其中水与乙醇的体积比为1∶2～6，柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2～4∶1，在70～100℃下搅拌2～6h，然后在120～180℃下加热4-12h得干凝胶；

(4)、将干凝胶研磨成粉，升温至900～1600℃，恒温煅烧4～10h，得到窄带深紫外发光材料。

其中，所述步骤(3)中，最优选水与乙醇体积比为1∶3～5，柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2～4∶1，混合溶液在75～85℃水浴加热搅拌2～4h，然后在140～160℃加热4～8h挥发溶剂得干凝胶。