[发明专利]一种Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mn⁴⁺掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料及其制备方法。该荧光粉材料的化学组成为NaBTiF₆:xMn⁴⁺,其中B为Li|、K、Rb、Cs中的任何一种，x为Mn⁴⁺离子相对Ti⁴⁺离子的摩尔比例x为0.5～10 mol%。制备方法如下：用双碱金属氟化物、钛酸四丁酯Ti(OR)₄作为基质原料，K₂MnF₆提供发光中心，在室温条件下搅拌完成反应，抽滤，洗涤，烘干，即可得到产品。产品最大激发波长位于蓝光区467 nm处，与氮化镓芯片所发蓝光完全匹配，其发射波长范围位于600～660 nm光谱区，色纯度高。本发明制备方法操作简便，反应条件温和，适合工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及发光材料，特别涉及一种白光LED用红光材料及其制备方法，具体涉及一种激发波长位于蓝光区域，发射波长位于红光区域的Mn⁴⁺掺杂双碱金属复合氟钛酸盐发光材料及其制备方法。

背景技术

白光LED是21世纪最引人关注的绿色光源，具有广阔的市场与潜在照明应用前景，近年来发展迅猛，在手机、笔记本电脑、高清电视等显示领域的渗透率近100%。广色域、高清、大尺寸是新型显示领域的主要发展趋势。目前市场上占主导地位的白光LED光源的制备法是利用蓝光LED芯片与黄色荧光粉YAG:Ce组合来实现的，所以提高荧光粉的发光性能对于增加LED发光效率是非常重要的，且此类白光LED在低色温区显色指数较低，因此无法满足大规模的照明需求，原因是其白光中只有黄光与蓝光成分，而红色的成分较少。

为了提高由黄色荧光粉YAG:Ce与蓝光芯片组成的白光LED显色指数，一些氮化物和氮氧化物荧光粉在白光LED应用方面有很好的性能表现，这些荧光粉具有较高的显色指数和稳定的化学性能可以弥补YAG:Ce³⁺ 的不足。目前稀土掺杂的氮化合物以[SiN₄]或/和[AlN₄]四面体为骨架,可形成丰富多变的结构类型，为Eu²⁺/Ce³⁺等稀土离子发光中心提供了多样化的配位环境，有效降低稀土离子最低5d能级，相应的，激发和发射光谱红移，可实现高效的蓝光吸收和红光发射,满足白光LED照明显示需求，如Sr_2-x-yBa_xCa_ySi₅N₈:Eu²⁺，其基质稳定性高、吸收带宽、色纯度高、发光效率高、温度猝灭不明显，能有效优化二基色WLED的显色指数与色温［X. Q. Piao, T. Horikawa, H. Hanzawa, K. Machida, Appl. Phys.Lett. 88 (2006) 161908. Y. Q. Li, De With G, H. T. Hintzen, J. Solid StateChem. 181 (2008) 515-524.］。但是大多数稀土离子价格较贵，而且一些稀土离子掺杂氮化物有毒，合成氧化物、氮化物的条件需要高温高压，条件较为苛刻，这些问题限制了其进行大规模生产，制约了在白光LED领域的实际应用。

Mn⁴⁺掺杂的红光材料的出现，引起来人们的极大兴趣，由于Mn⁴⁺的²E→⁴A₂跃迁发出的光谱位于红色区域，且其激发光谱位于蓝紫光区域，所发光谱为较窄的红光。根据这一特性，使Mn⁴⁺掺杂的红色荧光粉，结合蓝色 LED芯片和YAG:Ce黄色荧光粉，可以有效补充红光成分，提升白光LED的照明效果。高效发射的红光可有效提高WLED的显色指数，获得低色温高显色的暖白光。Mn⁴⁺所具备的这种具有宽激发带与窄发射带的发光性质尤其对照明应用是有利的。因此，Mn⁴⁺掺杂的红色荧光粉可以作为稀土掺杂红色氮化物荧光粉的替代品，在暖白光LED领域有着较大的应用前景。