[发明专利]一种Yb基短波红外发光材料及制备方法和应用

说明书

本发明属于短波红外发光材料技术领域，涉及一种Yb基短波红外发光材料及制备方法和应用。所述Yb基短波红外发光材料包括KYbP₂O₇:xCr³⁺，其中0.001≤x≤0.3，x为Cr³⁺掺杂量与KYbP₂O₇的摩尔百分比。本发明的Yb基短波红外发光材料能够高效吸收400–550nm范围内的蓝光和绿光，在短波红外光区(900–1300nm)产生强发射，发光峰值分别位于～972nm，～1007nm和～1060nm，半峰宽在115–150nm之间，短波红外发光强度高，且在900nm以下不产生任何近红外光发射。此外，本发明可以与蓝光LED芯片构筑荧光转换型短波红外LED器件，在信息隐藏和读取、光学防伪、无损检测、夜视照明和生物医学等领域具有重要应用前景。

技术领域

本发明属于短波红外发光材料技术领域，涉及一种Yb基短波红外发光材料及制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

Yb³⁺拥有许多优异的光学特性，但由于Yb³⁺在蓝光区缺少相应的能级结构，Yb³⁺在蓝光区几乎没有任何光吸收，因此，通过低成本、高功率和容易获得的蓝光LED芯片激发Yb³⁺掺杂发光材料实现高效短波红外光发射通常是非常困难的。过渡金属离子Cr³⁺位于较弱的晶体场时，在蓝光区具有宽带吸收且可以产生宽带近红外光发射。同时，Cr³⁺与Yb³⁺之间的能量传递通常十分有效，通过Cr³⁺与Yb³⁺共掺杂，可以实现蓝光激发下Yb³⁺的短波红外发光。然而，目前有关Cr³⁺-Yb³⁺离子对共掺杂近红外发光材料的研究大多集中在如何利用Cr³⁺→Yb³⁺能量传递实现蓝光激发下的发射光谱展宽和发光性能(量子产率和发光热稳定性等)提高，这通常要求Cr³⁺的发射带和Yb³⁺的发射带同时存在且两者在蓝光激发下的发光强度基本相同，进而实现材料在蓝光激发下的超宽带发光。然而,有关通过宽带蓝光直接激发实现Yb³⁺在900–1300nm范围内高效短波红外光发射的材料设计与红外LED应用一直是一个挑战。

发明内容

针对现有技术缺少具有高发光效率和高热稳定性的蓝光激发短波红外发光材料的问题，本发明提出一种Yb基短波红外发光材料及其制备方法和应用，该材料能够被400–550nm范围内的蓝光和绿光高效激发，发射区域位于900–1300nm范围，发光峰值分别位于～972nm，～1007nm，～1060nm，最佳激发峰位于～489nm和～712nm。

具体的，本发明的实施技术方案如下：

本发明第一方面，提出一种Yb基短波红外发光材料，其具有如下化学式：

KYbP₂O₇:xCr³⁺，其中0.001≤x≤0.3，x为Cr³⁺与KYbP₂O₇的摩尔百分比。

在本发明第二方面，本发明提出一种Yb基短波红外发光材料的制备方法，包括：将物料混合，先进行低温预烧，然后进行高温烧结，得到短波红外发光材料；所述物料包括含K化合物、含Yb化合物、含P化合物和含Cr化合物。

在本发明的第三方面，本发明提出一种荧光转换型短波红外LED器件，至少包含蓝光LED芯片和短波红外荧光粉，所述荧光粉至少包括上述的Yb基短波红外发光材料。

本发明一个或多个实施例中有以下有益效果：