[发明专利]一种硅基氮氧化物绿色荧光粉

说明书

技术领域

本发明涉及到稀土发光材料和固态照明技术领域，尤其是涉及一种硅基氮氧化物绿色荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED作为一种新型的固态光源，与传统的白炽灯和荧光灯等光源相比，它具有环保、节能、高效、响应快等优点，被誉为继白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯三大光源之后的第四代绿色光源。在LED光源中，荧光粉的性能决定了LED的发光效率、显色指数、色温及使用寿命等技术指标，因此，荧光粉在白光LED中具有举足轻重的地位，受到广泛关注。

目前，实现白光LED的主要途径为荧光粉转换法，该方法是通过将一块半导体芯片与荧光粉组合，利用半导体芯片发出的短波长的光作为荧光粉的激发光源，激发涂敷在芯片上的荧光粉，荧光粉将其吸收的光能量全部或部分转化为可见光，并与芯片的发射光组合实现白光，这种方法通常写成pc-LED (phosphor-convered light emtting diode)。根据使用的芯片不同又可将荧光粉转换法分为两类，一类是蓝光芯片激发型：以蓝光LED芯片为激发光源，激发发射出黄光的荧光粉，黄光与部分没有被吸收的蓝光组合得到白光，如现在最常用的蓝光芯片激发YAG:Ce³⁺黄色荧光粉实现白光，或者用蓝光芯片激发绿色和红色荧光粉，未被吸收的蓝光与绿粉和红粉组合实现白光，但蓝光芯片激发黄色荧光粉实现白光LED缺少红光部分，不易实现低色温，显色指数偏低。另一类是紫光或紫外光芯片激发型：用紫光/紫外光LED激发三基色(红、绿、蓝)荧光粉，组合实现白光。如以Y₂O₂S:Eu³⁺作为红粉，Ba₂Si₃O₈:Eu²⁺作为蓝粉，BaMgSiO₄:Eu²⁺作为绿粉，在紫外芯片激发下可实现白光LED。目前用于实现白光LED的RGB三基色荧光粉当中绿色荧光粉比较缺乏，发光效率不理想。

近年来，氮化物及氮氧化物荧光粉逐渐成为了发光材料领域的研究热点。氮化物/氮氧化物荧光粉的主要结构是基于交联的Si₃N₄四面体网络，由于具有大的晶体场劈裂能和电子云扩散效应，能够有效的降低掺杂稀土离子的5d电子能态，因此，氮化物/氮氧化物荧光粉具有从紫外到可见光区的宽带激发带，通过改变硅基氮化物/氮氧化物荧光粉的化学组成，可以实现蓝、绿、红、黄的全波长发射，并且稳定性远远好于其他体系的荧光粉。氮化物荧光粉的合成条件比较苛刻，合成成本较高。相对于氮化物荧光粉，氮氧化物荧光粉的合成条件相对温和，因此，对氮氧化物绿色荧光粉的研究具有重要科学意义和应用价值。发明内容

本发明目的在于提供一种温和的氮氧化物荧光粉制备方法，该绿色荧光粉的合成条件简单、发光效率高、稳定性好、具有宽的激发和发射波段。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种硅基氮氧化物为基质的荧光材料，所述荧光材料的化学结构式为：

M_1-xSi_yO_zN_{((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z)}:xEu²⁺，其中M元素为Mg, Ca, Sr, Ba等碱土金属元素，0.02 ≤ x ≤ 0.20，2.7 ≤ y ≤ 2.3，3.7 ≤ z ≤ 4.3。所述材料可掺入Mn²⁺、Ce³⁺、Bi³⁺、Gd³⁺或Tb³⁺中的一种或多种离子，调节激发光谱和发射光谱。

一种硅基氮氧化物绿色荧光粉的制备方法包括以下步骤：

1.原始反应物为：碱土金属的原料可以使用氮化物M₃N₂、碱土氧化物MO、碱土碳酸盐MCO₃、碱土草酸盐MC₂O₄或者碱土氢氧化物M(OH)₂以及氟化物MF2、氯化物MCl₂等。而硅源可以使用SiO₂、Si₃N₄、Si(NH)₂、SiF₄等原料。