[发明专利]荧光增强的硅基氮氧化物青色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种荧光增强的硅基氮氧化物青色荧光粉及其制备方法。

背景技术

LED由于其寿命长、发光效率高、节能、环保等特点，广泛应用于多种照明领域。迄今为止，商业化的白光LED主要通过In-GaN蓝光LED芯片和具有石榴石结构的(YAG:Ce³⁺)黄色荧光粉相互结合而实现，但是由于缺乏红光和青色光成分导致这种白光LED显色指数很低(Ra<80)，限制了白光LED的应用领域。虽然蓝光芯片加黄色荧光粉的方法还不够完善，但基于其制备简单，能耗小等特点，仍然是目前市场上的主要商业化方式。

目前，能够被蓝光激发且发射红光的荧光材料的研究已经取得一定的进展，例如国际申请06/301595，Eu²⁺激活的CaAlSiN₃材料目前已经广泛的应用于封装LED，效果明显。大大提高了白光LED的性能，扩大了其应用范围，但是在显色指数较高的领域依旧存在问题。因此，青色光的缺失成为现阶段的重要问题，青色光的补充，能够明显提高LED的显色性，降低色温，尤其在健康照明领域和高品质显示器等领域有极大应用需求。在显示效果的提高及自然光谱的模拟方面有着重要的意义。

硅基氮氧化物是由Si(O、N)₄的四面体构成的网状结构组成，这种稳定的四面体结构引起的斯托克斯位移较小，使硅基氮氧化物荧光粉具有较高的光转换效率和光色稳定性。起初，BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺被作为氮氧化物材料，由于拥有较好的热稳定性和化学稳定性的性能被人们所关注。在随后的研究中发现，BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺具有的光谱峰位恰好能够满足白光LED对青色荧光粉的需求，同时又能够被蓝光激发。恰好可以作为蓝光芯片激发的白光LED中青光的补充。而BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺氮氧化物材料存在的主要问题在于其荧光亮度不高，导致其封装的白光LED效率降低，严重影响了其商业化的进程。

因此，本发明基于上述问题，通过对荧光材料组分的调控以及离子的变量掺杂，利用M，R，A离子调控Eu²⁺晶体场强度，改变Eu²⁺的5d能级劈裂程度以及质心位移来改变Eu²⁺的激发的强度，使得该荧光粉在450nm-460nm附近的蓝光激发增强，从而发射光的强度得到提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种荧光增强的硅基氮氧化物青色荧光粉，实现在450nm-460nm的蓝光区域激发下，发射波长为490nm-500nm的青色光并通过改变发光格位的晶体场强度，改变发光中心的能级劈裂或者发光中心的能级位置来增强发光。

荧光增强的硅基氮氧化物青色荧光粉，该青色荧光粉的化学式为：(Ba_1-x-y-z-mM_xR_yA_z)O·0.5SiO₂·0.5Si₃N₄:mEu²⁺，且发光中心为正二价的Eu离子；

式中，m、x、y和z均为摩尔分数，取值范围分别为0.01≤m≤0.05，0≤x≤0.2，0.005≤y≤0.2，0.5≤y/z≤1，0<x+y+z<0.5；

R为La、Y、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Bi、Pr、Mn中的一种或多种按任意比例的混合；

M为Ca、Sr、Mg中一种或多种按任意比例的混合；

A为K、Na、Li中一种或多种按任意比例的混合；

该荧光粉属于正交晶系，其物相的X射线衍射峰强度前八强峰位于的布拉格角2θ为12.415°、24.869°、25.728°、31.256°、33.564°、37.322°、40.381°、51.073°。

优选的是，所述x、y和z的取值范围为：0≤x≤0.1，0.005≤y≤0.1，0.5≤y/z≤1，0<x+y+z<0.3；