[发明专利]磷酸锂钡红色荧光粉及其制备方法

说明书

磷酸锂钡红色荧光粉及其制备方法。本发明涉及一种白光LED用稀土离子掺杂红色发光磷酸锂钡荧光粉及其制备方法，其特征在于其化学组成为LiBa_1‑x‑yPO₄：Mn_x，Ce_y，x＝0.0001～0.15，y＝0.001～0.5。荧光粉采用高温固相反应法合成，可以在较低的热处理温度下制备结晶性能良好、化学成分分布均匀、发光效率高的荧光粉，粉体的制备具有工艺简单、重复性好、制备周期短、成本低、易于中小企业生产。

技术领域

本发明涉及一种半导体二极管照明用红色荧光粉的制备方法。确切讲本发明是一种稀土三价铈离子(Ce³⁺)和二价过渡金属锰离子(Mn²⁺)双掺杂磷酸锂钡(LiBaPO₄)红光发射荧光粉，以及这种无机材料的制备方法。

背景技术

近年来，半导体二极管(LED)照明设备逐渐进入室外照明和室内照明领域，快速地改变人类的生活方式。与传统照明显示技术相比，荧光粉转换白光发光二极管(WLED)具有功耗低、效率高、寿命长、无汞毒性等优良性能，被认为是新一代光源。白光LED器件由多种荧光粉(红色、绿色和蓝色荧光粉)和蓝色或紫外线芯片所组成，其中，荧光粉对提高发光效率、发光强度和寿命具有重要作用。

在众多无机非金属材料中，具有ABPO₄(式中，A是碱金属离子，即Li⁺，Na⁺，K⁺，Rb⁺，Cs⁺；B是碱土金属离子，包括Mg²⁺，Ca²⁺，Sr²⁺，Ba²⁺)分子式的一类材料由于其良好的热稳定性和水解稳定性，使其适合作为荧光粉的基质。人们已经在NaSrPO₄、KSrPO₄、AMgPO₄(A＝Li，Na，K，Cs)、LiSrPO₄等材料中引入稀土离子和过渡金属离子制备出不同发光颜色的荧光粉。在此类材料中，磷酸锂钡(LiBaPO₄)同样展示出物理和化学稳定性，该材料属于六方晶系，其晶体结构中每个PO₄四面体与4个LiO₄四面体以共用顶角的方式相联接，而每个LiO₄四面体也与4个PO₄四面体相联接。晶体结构中有3个Ba的格位，其中一个是6配位，另外2个是9配位。钡离子的离子半径与稀土离子和过渡金属离子相近，电荷也相近。这些优势使钡离子容易被发光离子所置换，制备新型荧光粉。

在各种稀土离子中，三价铈离子(Ce³⁺)的光发射表明它的发射波长取决于基质晶格中的晶体环境。对于具有4f电子构型的Ce³⁺离子，5d→4f宇称选律允许跃迁导致了高效的宽带发光，在光谱上显示出大的斯托克斯位移，随晶体环境的改变光发射范围从紫外光到可见光。

过渡金属锰离子(Mn²⁺)的发射光谱是一条宽带，它的位置强烈取决于基质晶格。发射光的颜色从绿到深红色。此发射的衰减时间为毫秒数量级。发射对应于⁴T₁→⁶A₁跃迁。四面体配位的Mn²⁺(弱晶体场)通常产生绿色发射，八面体配位的Mn²⁺(强晶体场)产生从橘黄色到红色的发射。

在一些基质材料中，由于锰离子(Mn²⁺)的发射强度较弱，通常采用能量传递的技术提高锰离子的发光性能，使材料具有实用性。采用Ce³⁺/Mn²⁺共掺杂，能量可以从Ce³⁺传递到Mn²⁺，从而提高Mn²⁺离子的发光强度。

发明内容