[发明专利]Mn4+离子掺杂锗酸碱土金属盐红色荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及红色荧光材料领域，特别涉及Mn⁴⁺离子掺杂锗酸碱土金属盐红色荧光材料及其制备方法。

背景技术

随着世界经济和社会的发展，环境保护和能源短缺问题越来越被人们关注，人类已经在研究许多方法来保护环境和减少能源消耗。在照明工业方面，白光LED相对于传统的白炽灯和荧光灯等具有许多明显优势。例如：白光LED在理论上只需要白炽灯10%和荧光灯的50%的能耗，其寿命为荧光灯的10倍和白炽灯的100倍，LED光源无紫外和红外光等辐射、无荧光灯管破裂溢出汞的二次污染等。目前，日本、美国和欧盟等发达国家倾注了大量资金、人力和物力，成立了专门机构制定战略目标和计划来研究和开发固体白光LED；中国启动了“半导体(LED)照明产业化技术开发重大项目”，成立了由八部委组成的半导体照明工程协调领导小组，并确定深圳、上海、大连、南昌、厦门五大城市为产业示范基地。国家战略行动规划的出台和LED照明产品的性能与环保优势，高性能LED产品必将得到快速发展和研究。

目前商用的二基色白光LED主要是采用蓝光InGaN芯片激发Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（YAG：Ce³⁺）黄色荧光粉。这类白光LED由于缺少红色荧光粉，使其在红色光谱区发光较弱，从而导致其色温偏高，显色指数偏低。为了解决这个局限，可以考虑在二基色白光LED中增加一种可被蓝色LED芯片激发的红色荧光粉，从而形成一种三基色（蓝、黄、红）的白光LED；商用的三基色白光LED主要是采用（近）紫外芯片激发红、蓝和绿荧光粉组成。因此，发光性能优良的白光LED必须具有：能被蓝光或者紫外光有效激发、耐紫外辐射、热淬灭温度高、热稳定性高等优良性能、发光效率高、无放射性、无毒、无害和对人体安全的红色荧光粉。

近十年来，可用于白光LED中的红色荧光粉被相继报道，如：铕、钐、镨等稀土离子掺杂的硫化物、氮化物、氮氧化物、硅酸盐、铝酸盐等，四价锰离子掺杂铝酸盐等，二价铋离子掺杂的硫酸碱土金属盐和磷硼酸碱土金属盐等。其中，稀土掺杂的硫化物容易分解和吸潮；稀土掺杂的氮化物、氮氧化物发光性能优越，量子效率超过70%，已经得到了应用，但是氮化物、氮氧化物的制备条件通常比较苛刻，需要高温（＞1700℃）、高压（＞5个大气压）及特殊条件，这些条件对生产设备的要求很高，从而影响荧光粉的生产成本；四价锰离子或二价铋离子掺杂的红色荧光粉还处于研究阶段，没有达到实际应用，所以对制备方法简单易行、高发光效率和具有优良性能的红色荧光粉的研究具有重要意义。