[发明专利]一种Mn4+离子激活的钙钛矿氟化物红光材料

说明书

本发明涉及无机发光材料领域，公开了一种Mn⁴⁺离子激活的钙钛矿氟化物红光材料。本发明所述Mn⁴⁺离子激活的钙钛矿氟化物红光材料，其化学组成为：NaZn_(1‑x)F₃:xMn⁴⁺。x为激活离子Mn⁴⁺离子相对于Zn²⁺离子所占的摩尔百分比系数，0.0x≤0.20。本发明所述的钙钛矿氟化物，是指基质材料NaZnF₃为氟化物，且晶格结构为钙钛矿构型的一种具有三维骨架结构的无机化合物。本发明所述红光材料，是指该材料在455 nm蓝光激发下产生强烈的红光发射，发射峰主峰位于630 nm，同时在621 nm处存在较强的零声子振动峰。

技术领域

本发明涉及一种Mn⁴⁺离子激活的钙钛矿氟化物红光材料，具体而言，是一种化学组成为NaZn_(1-x)F₃:xMn⁴⁺，晶格结构为具有钙钛矿构型的三维骨架结构，在420 ~ 470 nm蓝光激发下产生红光发射的材料，属于无机发光材料领域。

技术背景

荧光粉转换白光发光二极管（pc-WLED）与传统光源（如白炽灯、卤素灯、氙气灯、荧光灯等）相比，最大的特点是能耗低、亮度强、光效高、使用寿命长且对环境友好，适用范围更广。已商业化的“蓝光LED芯片+黄色荧光粉YAG:Ce³⁺”组合得到的白光缺少红光组分，显色指数（R_a）较低、色温（T_c）较高，属于冷光源，对人眼有一定的刺激性，限制了其在室内照明以及其它一些要求低色温、高显色指数暖白光场合下的应用，因此，开发能有效改善白光LED器件性能的红色发光材料具有重要意义。

钙钛矿型化合物在自然界中普遍存在。相比于传统的氧化物型钙钛矿，氟化物型钙钛矿的晶体结构更稳定, 折射率小、离子性强、能带隙宽，电子云扩散效应小，并且可在整个可见光范围内调节荧光光谱，具有很好的光学性质。近年来稀土离子掺杂的钙钛矿型氟化物被广泛研究，但是稀土资源短缺，价格昂贵，分离提纯困难，不能满足工业生产的需求，并且还有毒性。锰为过渡金属，无毒性，价格低廉，储量丰富，含有多个价态，其中 Mn⁴⁺属于高价态，较易得电子，除了d-d 跃迁外，还存在配体离子与 Mn⁴⁺之间的电荷转移跃迁，在近紫外区和可见光区较容易被激发；此外，Mn⁴⁺具有未充满的3d³电子壳层，容易受到晶体场的影响而使能级发生劈裂，其处于八面体氟化物晶体场中时，在~ 460 nm 和~ 630 nm处表现出宽的激发峰和窄带发射峰，能够很好的与蓝光芯片激发的白光LED器件相适应，具有广阔的应用前景。

将Mn⁴⁺掺杂进钙钛矿型氟化物荧光粉中，以改善白光LED的各项性能，这一领域受到广大科研工作者的广泛关注。基于这一原因，本发明公开了一种以Mn⁴⁺为发光中心、钙钛矿型氟化物为基质的适用于白光LED的红色发光材料，其化学组成为NaZn_(1-x)F₃:xMn⁴⁺。该材料制备过程简单，稳定性好，能够被~ 460 nm的蓝光有效激发，是一种适用于白光LED的红光材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以Mn⁴⁺为激活离子、钙钛矿型氟化物为基质的适用于白光LED的红色发光材料。