[发明专利]一种零掺杂稀土硼酸盐红色荧光粉、制备及其在LED领域的应用

说明书

本发明属于稀土发光材料领域，具体提供了一种零掺杂稀土硼酸盐红色荧光粉，化学式为M₃Eu₂B₄O₁₂；其中，M为Ba、Sr、Ca中的至少一种元素。本发明还提供了该材料的制备方法以及在LED中的应用。本发明的稀土红色荧光粉具有发光强度高、量子效率高、快衰减、热稳定性好、色纯度高，易于长期保存等优点。

技术领域：

本发明涉及稀土发光材料领域，尤其是涉及一种零掺杂LED用稀土红色荧光粉硼酸盐材料及其制备方法

背景技术：

随着照明节能技术的不断发展，传统照明市场的主角正由白炽灯转换为LED。近年来，以白光LEDs为代表的半导体照明技术得到了迅速发展，它广泛在医疗照明、植物照明，不可见光应用及健康照明等领域。荧光粉是实现白光LEDs的关键材料之一，其性能对白光LEDs的光效、光品质具有重要的作用。荧光粉已成为人们日常生活中不可或缺的材料。LED在照明领域已经能够做到极佳的寿命和低成本，之后的努力方向则是追求完美的光质量，传统LED光源的频谱在红色及介于蓝色到绿色这个部份是比较缺乏的，因为目前商业化的白光LEDs主要是“蓝光LED芯片+YAG：Ce³⁺黄色荧光粉”型器件，但是该类器件中缺少红色发光成分，存在色温偏高、显色性较差等缺陷，因此较容易让人产生光饱合度不佳及色彩偏移的感受。为了解决这个问题，研究者一方面寻找适于蓝光芯片激发，发射红光的新型荧光粉；一方面选用新的白光LEDs合成方式，如可以采用“紫外-近紫外LED芯片+三基色荧光粉”来构成白光LEDs。以上两种途径都需要性能优异的红色荧光粉。因此，红色荧光粉一直以来都是该领域的研究热点之一。相比硅酸盐，结构复杂的磷酸盐以及抗湿性较差的铝酸盐为基质的发光材料而言，硼酸盐合成温度低、物理化学性质稳定、工艺简单、发光效率高，是一类重要的荧光粉基质材料，具有很高的应用价值。以硼酸盐为基质，掺入稀土离子作为激发剂即可制得稀土硼酸盐荧光粉，但是一般稀土激活剂的掺杂浓度都比较低(～15％)，当达到一定的掺杂浓度时，激活剂之间的交叉驰豫会引起化合物发光强度的降低，即浓度淬灭；猝灭浓度之后，更大浓度掺杂时的离子半径不适配引起结构变化，产生第二相，进而影响主相的发光性能。目前大多研究工作都是围绕基于已有基质的掺杂改性而展开，或是对较成熟基质的一系列同构化合物进行掺杂研究，以碱土稀土硼酸盐中M₃RE₂B₄O₁₂(M＝Ca，Sr，Ba；RE＝Ln，Y，Sc)体系为例，有的化合物结构相似但掺杂Eu³⁺后，有的最佳激发波长在254nm(Sr₃Y₂B₄O₁₂：Eu³⁺和Ba₃Y₂B₄O₁₂：Eu³⁺)，有的在395nm(Ca₃Y₂B₄O₁₂：Eu³⁺和Sr₃La₂B₄O₁₂：Eu³⁺)。而对于稀土激活剂100％存在于基质化合物中是否仍发光，发光情况如何，发光与不同的金属阳离子的关联，化合物在不同烧结条件下的发光情况的研究工作则相对很少见。

发明内容：

本发明第一目的在于，提供了一种零掺杂稀土硼酸盐红色荧光粉(本发明也简称红色荧光粉)，旨在提供一种可被激发、发红光的荧光粉材料；

本发明的第二目的在于，提供一种所述的零掺杂稀土硼酸盐红色荧光粉的固相烧结制备方法；

本发明的第三目的在于，提供一种零掺杂稀土硼酸盐红色荧光粉作为LED的红色荧光粉的应用。