[发明专利]一种氧化物近红外发光材料及其制备方法与发光装置

说明书

本发明公开了一种氧化物近红外发光材料及其制备方法与发光装置；该近红外发光材料包含无机化合物，所述无机化合物的化学式为A_xB_yC_zO_qD_p；其中，A为Mg,Ca,Sr,Ba,Lu,Y,Gd或La元素中的一种或两种以上的组合；B为Sc,In,Ga,Mg,Zr,Ti,Hf,Sn,Lu,Y,Gd或La元素中的一种或两种以上的组合；C为Al,Si或Ge元素中的一种或两种以上的组合；O为氧元素；D为Cr元素；0.7≤x≤1.3,0.7≤y≤1.3,1≤Z≤3,5≤q≤7,0p≤0.3。本发明的近红外发光材料发射峰波长约为930nm，半峰宽约为210nm，能被蓝光高效激发，化学稳定性及热稳定性良好。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种氧化物近红外发光材料及其制备方法与发光装置。

背景技术

近年来，近红外光在夜视照明、安防安保、遥控遥感、光纤通信、植物生长、无损检测、靶向治疗、虹膜识别和食品成分分析等领域展现出巨大的应用前景，但现有的近红外光源在发光效率、发射带宽等方面还远不能满足实际需求，因此开发新型的宽带近红外光源现已成为国内外各学者的研究热点。在众多设计方案中，近红外荧光粉转换LED的发射峰位、谱带宽度、发光效率和热稳定性都比较优异，而且结构简单、光谱可调、制备方法绿色安全、成本较低、容易实现小型化，更有望与手机等便携式设备联用，因而被认为是最可靠的宽带近红外光源解决方案。

目前，在无机荧光粉中能够在产生近红外发射的离子主要有：Pr³⁺,Nd³⁺,Tm³⁺, Eu²⁺,Ce³⁺,Yb³⁺,Er³⁺,Ho³⁺等稀土离子及Cr³⁺,Ni²⁺,Mn²⁺等过渡金属离子。其中， Pr³⁺,Nd³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,Er³⁺,Ho³⁺离子呈锐线发射，难以满足近红外光源的广泛应用；Eu²⁺,Mn²⁺和Ce³⁺的近红外发光只在极少数体系中有过报导，且发射光谱中仍有相当一部分可见光；Ni²⁺离子通常同时具有可见和近红外二区的双模荧光，但是后者的效率相对较低，严重限制了其作为近红外光源的可行性；反观Cr³⁺离子不仅具有容易实现的宽带发射特性，并且其发光效率较高、发射光谱可调、更能直接被蓝光LED高效激发，具有良好的研究价值和应用前景。

目前Cr³⁺离子掺杂的宽带近红外荧光粉的发射主峰大都在900nm之前，这类材料在实际应用时常伴随着“红暴”现象，而高效热稳定的长波近红外发射的材料体系还非常欠缺。比如北京科技大学刘泉林老师报导的Mg₂GeO₄:Cr³⁺和 LiScGeO₄:Cr³⁺分别具有主峰位于940nm和1110nm的宽带近红外发射，但其在 100℃时的发光强度只有室温下的30％左右，这还远远达不到实际需求(J.Mater. Chem.C,2021,9,5469–5477)。刘如熹等人报导的La₃Ga₅GeO₁₄:Cr³⁺虽然具有650-1400nm的超宽带近红外发射以及330nm的半峰宽，但是由于Cr³⁺在其中占据着不同晶体学格位并具有不同的发光热稳定性，最终使得该荧光粉的发射主峰会由室温下的950nm蓝移至150℃时的830nm，这种不稳定的发射光谱会给实际应用带来挑战，如图1所示。所以，研发热稳定性更好的能被蓝光LED激发的新型长波近红外荧光粉，是荧光粉转换型近红外LED发光材料面临的重要课题，相关发光材料和发光装置的发展对于近红外光源的发展具有重要的意义。

发明内容