[发明专利]一种硅酸盐基荧光粉材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅酸盐基荧光粉材料及其制备方法，所述荧光粉材料的化学表达式为RM_1‑xSi₂O₆：xCr，其中R为Li、Na、K中的一种或多种，M为Sc、Ga、Y、Lu中的一种或多种，0.005≤x≤0.2。本发明制备得到的荧光粉材料化学性质稳定、发光性能优良，可被蓝光或红光LED芯片激发，用于构建荧光转换型LED器件。且制备方法操作简单、无污染、成本低。

技术领域

本发明涉及一种荧光粉材料及其制备方法，特别涉及一种硅酸盐基荧光粉材料及其制备方法。

背景技术

自从高亮度蓝光LED及白光LED诞生以来，固态照明技术得到了极大的发展，并给照明和显示行业带来了一场革命。白光LED由于其发光效率高、环境友好、寿命长、紧凑、可靠性好等优点，正逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯，成为众多领域的新型光源。制造白光LED器件的方法是将蓝光LED芯片和某些合适发射波长的发光材料相结合，这类荧光转换型白光LED具有简单的器件结构和较低的制造成本。除了白光LED，固态照明技术的迅速发展也为开发新型的近红外光源提供了一种有前景的解决方案。

近红外光源可广泛应用于光通信、生物医学成像、光谱学、食品检测、安全监控、人脸(或虹膜)识别等各种领域。目前常见的近红外光源为白炽灯泡、卤素灯和AlGaAs基LED等。然而，它们某种程度上都存在一些不足。白炽灯泡和卤素灯可以提供从可见光到红外范围的连续光发射，但是它们的实际应用受到诸如尺寸大、寿命短、发光效率低、工作温度高等缺点的限制。相比之下，近红外LED具有尺寸小、寿命长、能量转换效率高的优点。可是LED的发射带偏窄，其半高宽(FWHM)小于40nm，对于大多数光谱测试系统来说，如此窄的近红外光源是不适用的。

随着白光LED技术快速发展和日趋成熟，其带来的的规模化效应和成本优势，使蓝光芯片激发近红外荧光材料构建荧光转换型红外LED成为开发近红外光源的新途径。蓝光LED的研究近年来已经取得巨大成就，根据Haitz定律，蓝色LED每十年增加20倍的光输出，而每流明的成本下降为原来的十分之一，而且(In，Ga)N蓝色发光二极管在150℃下仍能有较高的效率。基于蓝光LED芯片与近红外荧光材料复合而制备的新型近红外光源具有成本低廉、热稳定性高、光谱宽且可调、成本低、功率高和节能环保等优势。通过发光中心离子以及基质材料的优选，可以获得宽带且发射波长可调的荧光转换型近红外LED；此外，通过不同发射波长荧光材料的优化组合，可以获得连续谱发射的近红外LED器件。

对荧光转换型LED来说，荧光粉材料是决定其光效和光谱结构的关键因素。近红外荧光转换型LED封装要求对应的荧光材料能被蓝光(或其它可见光波段)有效激发，且发射800～1500nm范围的近红外光。长期以来，人们对固体发光材料的研究主要集中在可见光以及紫外光发射荧光材料，近红外发射荧光材料研究相对较少，市场上无相应成熟产品提供，亟需进一步深入研发，从而从新的途径构建高性能和满足多用途的近红外光源。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种硅酸盐基荧光粉材料，该材料化学性质稳定、发光性能优良，可被蓝光(400nm～550nm)或红光(650-750nm)有效激发，发射700nm～1000nm范围的近红外光。

本发明的另一个目的是提供所述硅酸盐基荧光粉材料的制备方法。

本发明的最后一个目的是提供所述硅酸盐基荧光粉材料的应用。

技术方案：本发明所述硅酸盐基荧光粉材料，其化学表达式为RM_1-xSi₂O₆：xCr，其中R为Li、Na、K中的一种或多种，M为Sc、Ga、Y、Lu中的一种或多种，0.005≤x≤0.2。

当R为Li、Na、K中的多种时，多个R的摩尔分数总和等于1；当M为Sc、Ga、Y、Lu中的多种时，多个M的摩尔分数总和等于1-x。