[发明专利]一种制备Mn2+掺杂AlON荧光粉粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备Mn²⁺掺杂AlON荧光粉粉末的方法，属于荧光陶瓷材料制备领域。 

背景技术

利用GaN基LED实现通用白光照明已经成为全球实现固态照明的主要技术方案之一。针对实现通用照明的目标，目前有蓝光LED+YAG:Ce荧光粉和UV-LED+三色荧光粉两条路线。对于采用蓝光LED+YAG:Ce荧光粉合成白光的方案，由于显色性的不足，所以需要加入红色荧光粉提高显色性，而绿色荧光粉是不可或缺的，对于UV-LED+三色荧光粉合成白光的方案，绿色荧光粉同样是必需的。同时由于需要用紫外光或蓝光LED芯片作激发源，此两种方案对荧光粉在物理、化学稳定性等方面均提出了更高的要求。 

目前，绿色荧光粉的研究主要集中在以下三个大类。1)硫代镓酸盐体系，如SrGa₂S₄:Eu²⁺，在470nm激发下发射535nm绿光。Y.Do等(Y.Do，K.Ko，S.Na，Y.Huh.Luminescenceproperties of potential Sr_1-xCa_xGa₂S₄ green and greenish-yellow-emitting phosphors forwhite LED.J.Electrochem.Soc.2006，153(7)：H142.)发现，以Ca²⁺逐步取代Sr²⁺后，发射光谱由535nm红移至555nm，并使用这两种荧光粉结合455nm蓝光芯片制作了绿光LED。然而该荧光粉需在有毒的H₂S气氛中合成，对人体和环境都有一定的损害。I.Sastry等(I.Sastry，C.Bacalski，J.McKittrick.Preparation and green-emitting Sr_1-xEu_xGa₂S₄phosphors by a solid-state rapid metathesis reaction.J.Electrochem.Soc.1999，146：4316.)用固相RMR方法(Solid-state Rapid Metathesis Reaction)在较低温度下，无需使用H₂S气体制备了Sr_1-xEu_xGa₂S₄。Y.Jiang等(Y.Jiang，G.Villalobos，J.Souriau，H.Paris，C.Summers，Z.Wang.Synthesis and properties of green phosphor SrGa₂S₄:Eu²⁺for field emission displays by an environmentally clean technique.Solid StateCommunications.2000，113：475.)不使用H₂S气体也制备了类球形、粒径分布均匀、发光效率高的SrGa₂S₄:Eu²⁺荧光粉。另外，由于该体系荧光粉的稳定性较差，在实际应用中，由于长时间受热，该体系荧光粉易发生分解，对发光效率及使用寿命等造成不利的影响。2)硅酸盐体系。碱土金属正硅酸盐基质是一类适合于白光LED的基质材料。Eu²⁺由于与碱土金属离子半径相似而容易进入晶格格位，且通过不同碱土金属离子的掺杂，Eu²⁺能量最低的5d电子组态可以出现较大的晶体场劈裂，因而产生较宽的激发带。I.Chen等(I.Chen，C.Lin，C.Yeh，R.Liu.Light converting inorganic phosphors for white light-emitting diodes.Materials.2010，3：2172.)报道了(Ba_1.1Sr_0.7Eu_0.2)SiO₄荧光粉，该荧光粉被460nm的蓝光激发，产生528nm的绿光发射。但是该体系荧光粉的发光性能受温度的影响非常大，其发光强度在150℃和300℃时，分别只有25℃时的77％和9％。因此，此类荧光粉面临着在白光LED使用过程中发光性能退化的问题。3)氮(氧)化物体系。氮氧化物绿色荧光粉目前主要有Eu²⁺、Ce³⁺、Yb²⁺等稀土离子激活的塞隆(Sialon)和MSiO₂N₂两大类。R.J.Xie等(R.J.Xie，N.Hirosaki，M.Mitomo，K.Uheda，T.Suehiro，X.Xu，Y.Yamamoto，T.Sekiguchi.Strong green emission from activated by divalent ytterbium under blue light irradiation.Journal of Physicai Chemistry B.2005，109：9490.)在0.5MPa的N₂气氛中于1700℃合成2h制备了(M_1-xYb_x)_m/2Si_12-m-nAl_m+nO_nN_16-n，M＝Ca²⁺、Li⁺、Mg²⁺、Y²⁺，x＝0.002-0.1，0.5≤m＝2n≤3.5。样品呈现多峰宽带激发，445nm激发下发射549nm绿光，能较好地配合蓝光芯片使用。但是氮氧化物荧光粉的制备工艺条件较为苛刻，在实际应用中增加了时耗和能耗，同时也增加了荧光粉的成本。