[发明专利]一种可被非相干光激发的上转换荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发光材料领域，公开了一种可被非相干光激发的上转换荧光材料及其制备方法和在LED等领域的应用。该上转换材料化学组成为：ACa_1‑x‑yF₃:xMn²⁺,yYb³⁺，其中A为碱金属Li、Na、K、Rb、Cs中的一种或多种；x＝0.005～0.3,y＝0.01‑0.05。该类上转换材料本体接近白色，能够被近红外波段的光有效激发，Yb³⁺敏化Mn²⁺得到明亮的上转换荧光，通过改变ACa_1‑x‑yF₃:xMn²⁺,yYb³⁺中A的化学成分或x的取值能够对样品的发光峰位进行调控；将其与940nm红外芯片封装能够实现500～800nm的上转换发射，可应用于LED等领域。

技术领域

本发明属于发光材料领域，特别涉及一种氟化物基质掺杂稀土离子Yb³⁺和过渡金属离子Mn²⁺的上转换材料及其制备方法和在LED等领域的应用。

背景技术

将两个或两个以上低能量光子转换成高能量光子的过程称为上转换发光。上转换发光材料因其特有的性能优势，在照明显示、固体激光器和生物标记等领域具有广泛的应用前景，一直是人们研究的热点。稀土元素的f-f跃迁谱线丰富，拥有众多亚稳态能级提供上转换发射过程的中间态，上转换过程较易实现，故稀土元素掺杂的上转换材料得到了人们的广泛关注和研究。但是，由于f-f跃迁时内层电子的禁阻跃迁，稀土离子一般呈窄带发射的特性，且其峰位固定，难以实现光色的调制，这在一定程度上限制了其应用。相对于稀土离子，过渡金属离子宽带可调的发光特性使其上转换发光更具有吸引力。过渡金属的无辐射弛豫过程严重，很难实现激发态的吸收，而稀土离子Yb³⁺能够被～980nm的激光泵浦，通过能量传递的方式敏化过渡金属离子从而获得其上转换发光，因此，与稀土离子Yb³⁺的共掺是实现过渡金属离子上转换发光的一种有效手段。另一方面，自1966年上转换发光现象被报道以来，人们在不同基质中实现了上转换发光，如氧化物体系、卤化物体系、氟化物体系及含硫化合物体系等。中国公开专利文本CN103756679A公开了一种可被非相干光激发的上转换材料及其制备方法。该材料虽具有较好的上转换荧光特性，但是该材料基质为氧化物，此类物质的性能稳定，制备简单，但它的声子能量高，上转换效率较低。从实际应用的角度考虑，理想的上转换基质材料不仅要光学性质好，有一定的化学稳定性和机械强度，还要求晶体的声子能量低，这样才能减少无辐射跃迁的能量损失，提高上转换发光效率。

发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)是一种新型的半导体照明光源，由于具有节能环保、光效高及寿命长等优势，成为近年来研究的热点。由于上转换是把红外光转换成可见光的有效方法，将上转换荧光材料与红外芯片配合封装成器件，能够有效实现高效的可见发射，在照明显示等领域具有广泛的应用前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种可被非相干光激发的上转换荧光材料。

本发明另一目的在于提供上述可被非相干光激发的上转换荧光材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述可被非相干光激发的上转换荧光材料在LED领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种可被非相干光激发的上转换荧光材料，其化学组成为：ACa_1-x-yF₃:xMn²⁺,yYb³⁺，其中A为碱金属Li、Na、K、Rb、Cs中的一种或多种，x，y分别为掺杂离子Mn²⁺和Yb³⁺的化学计量比，取值范围分别为：x＝0.005～0.3,y＝0.01～0.05。