專利名稱：熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型熒光材料，可應(yīng)用于發(fā)光二極管及其它發(fā)光組件。本發(fā)明還涉及該熒光材料的制備方法。
背景技術(shù)：
白光發(fā)光二極管是一種有別于傳統(tǒng)光源的新興照明設(shè)備。自從愛迪生發(fā)明白熾燈泡以來，各式的照明設(shè)備陸續(xù)問世，使得人類的生活更加的舒適及便利?？芍苯愚D(zhuǎn)換電能為光能的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)，隨著制造技術(shù)的成熟與突破，成為集眾家優(yōu)點(diǎn)于一身的發(fā)光組件，也使得LED儼然成為21世紀(jì)照明光源的明日之星。LED是一種由半導(dǎo)體技術(shù)所制成的光源，其所發(fā)出光的波長涵蓋了紅外光、可見光及紫外光。LED是由元素周期表中IIIA族及VA族、或由IIA族及VI族元素形成的化合物半導(dǎo)體，藉由外加電壓導(dǎo)致電子-電穴的結(jié)合，而使得過剩的能量以光的形式釋出而發(fā)光。
白光LED是一種節(jié)約能源的綠色照明光源，耗電量僅為白熾燈泡的1/8，日光燈的1/2。省電的白光LED還可節(jié)省發(fā)電時(shí)的原油使用量，進(jìn)而使發(fā)電時(shí)所產(chǎn)生的CO2排放量大幅減少。白光LED壽命長，可達(dá)十萬小時(shí)以上，約為現(xiàn)有日光燈的十倍。此外白光LED所使用的控制電路簡單，因此不易破碎且具高度耐震性。加上材料所吸收的能量大部分是以電磁波放射，為一種不會放熱的冷光材料，堪稱為安全性極佳的光源。此外LED尚可藉由材料成分與組合方式的設(shè)計(jì)，使其發(fā)出特定波長的光，較純的光色可被應(yīng)用于許多特殊用途，如軍事上的紅外線照明、激光打印機(jī)與掃描儀的光源，液晶顯示器及PDA、行動電話等的背光源，探照燈或舞臺燈等等。且以LED做為照明光源時(shí)，因其在形式上可小型化與輕薄化，可平面封裝及平面發(fā)射，必會改變?nèi)藗儗τ谝酝鶄鹘y(tǒng)光源既有型態(tài)的概念。1993年日本日亞化學(xué)公司成功開發(fā)出較高效率的藍(lán)光LED，使得全彩化的LED產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)，而白光LED也立即成為業(yè)界追求的目標(biāo)。
白光是一種多顏色的混合光，至少要兩種以上波長的混合光才可被人眼視覺判定為白光，目前有不同LED技術(shù)可用以產(chǎn)生白光。第一種為使用InGaAlP(紅光)、GaN(藍(lán)光)及GaP(綠光)為材質(zhì)的三色LED晶粒封裝于同一組件中，分別控制通過各晶粒的電流使之發(fā)出紅、藍(lán)及綠光，再使用透鏡加以混合產(chǎn)生白光。第二種方法則使用GaN及GaP兩色LED，以混合藍(lán)及黃綠光而產(chǎn)生白光。這兩種方法的缺點(diǎn)為需要同時(shí)使用不同光色的LED，因其正向偏壓各不相同，所以需要多套控制電路，不但增加成本，且若其中之一發(fā)生故障，則無法獲得正常的白光。
日本住友電工(Sumitomo Electric Industries，Ltd)于1999年所進(jìn)行的開發(fā)，是先于ZnSe基板上形成CdZnSe薄膜，通電后薄膜發(fā)出藍(lán)光，部分藍(lán)光照射于基板上發(fā)出黃光，最后混合而成白光。這種方法僅使用單顆LED晶粒且不需要熒光物質(zhì)，但發(fā)光效率及壽命仍偏低，是其需要更進(jìn)一步改良的地方?，F(xiàn)今工業(yè)上主流的技術(shù)以氮化銦鎵藍(lán)光LED配合發(fā)黃光鈰致活的釔鋁柘榴石熒光粉(yttrium aluminum garnet，(Y，Ce)3Al5O12)，藉其藍(lán)光與黃光間的互補(bǔ)作用而成白光光源(參考資料美國專利US 6614179，US 6608332，US 6069440，US 5998925；J.Illuminating Eng.Soc.30(1)57(2001))。這種方法由于只需單一LED芯片，所以可大幅降低制造成本，在市場上極具應(yīng)用潛力。其原理是將熒光粉體覆蓋于藍(lán)光LED上，熒光粉吸收了部分LED發(fā)出的藍(lán)光后會發(fā)出黃光，未被吸收的藍(lán)光則與此黃光混合而發(fā)出白光?，F(xiàn)行的釔鋁柘榴石熒光粉由于其量子效率仍偏低，導(dǎo)致LED所產(chǎn)生的藍(lán)光無法被有效利用，因此衍生出亮度不足的問題。
根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，釔鋁柘榴石型熒光粉體雖已被應(yīng)用，但因需要的反應(yīng)溫度高達(dá)1500℃～1700℃，相當(dāng)不易合成，且發(fā)光亮度仍需提升。另一方面，釔鋁柘榴石熒光粉體發(fā)光的主要峰值僅為550至570nm附近，發(fā)光光譜較窄，不易大幅調(diào)整，特別是在紅光范圍，有演色性不足的問題。所以，釔鋁柘榴石型熒光粉體的應(yīng)用與現(xiàn)實(shí)需要仍有一定差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種新型的熒光材料，其具有不同于釔鋁柘榴石型熒光粉的化學(xué)組成，發(fā)光波長較長，而合成溫度可大幅降低。
本發(fā)明還提供了該新型熒光材料的制備方法，由于其特定的化學(xué)組成可實(shí)現(xiàn)在較低溫度下的合成。
本發(fā)明還提供了該新型熒光材料在發(fā)光組件中的應(yīng)用。
前面已經(jīng)介紹，目前白光LED上使用的釔鋁柘榴石型熒光粉體，因其中含釔元素，故使熒光粉體的材料成本大為增加，不利于白光LED的普及。且(Y，Ce)3Al5O12系列的熒光粉體需高溫反應(yīng)才可制得，高溫加熱處理除耗費(fèi)能源外，還因高溫爐價(jià)格昂貴，使工藝成本也大為提高，更增加了產(chǎn)品的成本。另外，在Y3Al5O12熒光粉體工藝中易產(chǎn)生雜相，最常見的雜相為Y4Al2O9(yttriumaluminum monoclinic，YAM)及YAlO3(yttrium aluminum perovskite，YAP)。這兩種雜相在Y2O3-Al2O3二相相圖也可發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定存在區(qū)間，當(dāng)反應(yīng)溫度不足或反應(yīng)不完全，無法合成柘榴石單相時(shí)，即會產(chǎn)生Y4Al2O9及YAlO3的雜相，使熒光材料發(fā)光亮度下降，不利白光LED的應(yīng)用。
另一方面，當(dāng)Y3Al5O12為主體晶格，并采用鈰離子為發(fā)光中心時(shí)，受制于鈰離子于主體晶格的能階軌道分布影響，其發(fā)光光譜峰值在550至570nm之間，在長波長的紅光區(qū)域無法產(chǎn)生有效發(fā)光光譜，故使所制備的白光LED演色性不足，對于大型平面顯示器背光模塊應(yīng)用有不利的影響。
本發(fā)明為改善傳統(tǒng)釔鋁柘榴石型熒光粉體的缺點(diǎn)，進(jìn)行了一系列研究，最終提出本發(fā)明的新型熒光材料，其組成為(SraMbNcLd)SiOn的熒光材料，其中M為選自Mg、Ca、Ba、Zn、Li、Na、K中的一種或一種以上的元素，N為選自Li、Na、K中的一種或一種以上的元素，M與N可為同元素。L為選自Mn、Cu、Sn、Sb、Bi、Pb及稀土元素中的一種或一種以上的元素。a的范圍為2.5至3.5，b的范圍為0.001至0.5，c的范圍為0.001至0.5，d的范圍為0.001至0.5，n的范圍為4.7至5.5。稀土元素是指La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、及Y。
本發(fā)明的熒光材料中，a的較佳范圍為2.6至3.4，最佳范圍為2.7至3.3；b的較佳范圍為0.005至0.45，最佳范圍為0.01至0.4；c的較佳范圍為0.005至0.45，最佳范圍為0.01至0.4；d的較佳范圍為0.005至0.45，最佳范圍為0.01至0.4；n的較佳范圍為4.75至5.4，最佳范圍為4.8至5.3。
本發(fā)明的最佳M元素為選自Mg、Ca、Ba、及K中的一種或一種以上的元素。本發(fā)明的最佳L元素為選自Ce、Sm、Eu、Tb及Gd中的一種或一種以上的元素。
當(dāng)a、b、c與d值總和為3，且n值為5時(shí)，該化合物為化學(xué)記量化合物(stoichiometric compound)。當(dāng)不符合上述條件時(shí)，該化合物為非化學(xué)記量化合物(nonstoichiometric compound)。故，本發(fā)明的上述化合物包含化學(xué)記量化合物及非化學(xué)記量化合物。當(dāng)該化合物為化學(xué)記量化合物時(shí)，a的較佳范圍為2.5至2.997，最佳范圍為2.6至2.97；b的較佳范圍為0.001至0.4，最佳范圍為0.01至0.3；c的較佳范圍為0.001至0.4，最佳范圍為0.01至0.3；d的較佳范圍為0.001至0.4，最佳范圍為0.01至0.3。
制備本發(fā)明(SraMbNcLd)SiOn熒光材料時(shí)，可采用固相合成法、溶液法、氣相合成法等，原料可使用選定元素的氧化物、硝酸鹽、氯化物、溴化物、硫化物、草酸鹽、硫酸鹽、硼化物、有機(jī)金屬原料等。溶液法包括沉淀法、乳膠法、溶膠凝膠法、水熱法等。將含鍶離子、含M離子、含N離子、含L離子、含硅離子的固體原料或溶液混合及加熱干燥，再以一段式或多段式高溫反應(yīng)制得該熒光材料，反應(yīng)溫度范圍為800℃～1600℃，煅燒時(shí)間為30分鐘～12小時(shí)。較佳的反應(yīng)溫度范圍為900℃～1600℃，最佳的反應(yīng)溫度范圍為900℃～1500℃，煅燒時(shí)間為1～8小時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的制備方法，合成反應(yīng)中可添加或不添加助熔劑(flux)，所述助熔劑可采用鹵化物、硼化物、硫化物等中的一種或一種以上化合物。鹵化物包含氯化物、氟化物、溴化物等。優(yōu)選的鹵化物為氯化物。助熔劑可以添加于原料中，或者使原料先于較低溫度下煅燒，再向煅燒產(chǎn)物中添加助熔劑，繼續(xù)升溫煅燒完成反應(yīng)。助熔劑的添加量在不同階段可以有所不同，添加于原料中時(shí)，助熔劑與合成原料(即，上述含有選定離子的固體或溶液原料)的混合重量比為0.05∶1～0.4∶1，優(yōu)選的比例為0.08∶1～0.3∶1(該比例也可換算成相應(yīng)的摩爾比)；或者，原料先經(jīng)煅燒(例如于700～1100℃煅燒1～4小時(shí))后，再向該煅燒產(chǎn)物(熒光材料的初級產(chǎn)物)中添加助熔劑，該助熔劑與(SraMbNcLd)SiOn熒光材料的初級煅燒產(chǎn)物的摩爾比例可以為0.02∶1～0.5∶1，優(yōu)選為0.05∶1～0.3∶1(該比例也可換算成相應(yīng)的重量比)，然后提高煅燒溫度繼續(xù)反應(yīng)。
本發(fā)明還提供了應(yīng)用上述熒光材料的發(fā)光二極管、發(fā)光組件與平面顯示器，即，可以按照常規(guī)方法將制備出的熒光材料與樹脂混合后，涂布于發(fā)光二極管芯片上。本發(fā)明是利用發(fā)光二極管的發(fā)藍(lán)光、綠光、紅光、或紫外光的芯片，激發(fā)熒光材料發(fā)光，使發(fā)光二極管芯片的發(fā)光與熒光材料的發(fā)光形成混合光，產(chǎn)生白光或其它波長的光。熒光材料受發(fā)光二極管芯片的激發(fā)后，產(chǎn)生發(fā)光波長峰值在400至680nm范圍的放光。發(fā)光二極管的芯片可使用單芯片、雙芯片、三芯片結(jié)構(gòu)。為單芯片時(shí)，可為發(fā)藍(lán)光、綠光、紅光、紫外光的芯片；為雙芯片時(shí)，可使用上述四種芯片中的兩種芯片；為三芯片時(shí)，可使用上述四種芯片中的三種芯片。本發(fā)明的熒光材料發(fā)光波長可予調(diào)整，且合成溫度可大幅下降，有利發(fā)光二極管的應(yīng)用。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明的(SraMbNcLd)SiOn熒光粉體合成溫度比傳統(tǒng)釔鋁柘榴石型粉體合成溫度低，可于低溫制得發(fā)光亮度良好的熒光粉體材料。且本發(fā)明的熒光粉體發(fā)光波長可隨成分調(diào)整，比釔鋁柘榴石型粉體具有更長的發(fā)光波長，有助于發(fā)光組件及平面顯示器演色性調(diào)整。本發(fā)明的熒光粉體可與藍(lán)光發(fā)光二極管芯片形成良好搭配，制成產(chǎn)生混合光的發(fā)光二極管。本發(fā)明的熒光粉體可改變發(fā)光二極管的發(fā)光色，并可有效應(yīng)用于平面顯示器及其它發(fā)光組件。


圖1是實(shí)施例1所合成的Sr2.92Ba0.08Na0.05Eu0.05SiO5.075的X光衍射光譜。
圖2是實(shí)施例1所合成的Sr2.92Ba0.08Na0.05Eu0.05SiO5.075熒光粉體發(fā)光光譜圖。
圖3是實(shí)施例4所合成的Sr3.0Ba0.02K0.08Eu0.1SiO5.16熒光粉體發(fā)光光譜圖。
圖4是實(shí)施例7所合成的Sr2.87Ba0.08K0.05La0.05Eu0.05SiO5.1熒光粉體發(fā)光光譜圖。
圖5是實(shí)施例10所合成的Sr3Ba0.05Li0.05Eu0.05SiO5.125熒光粉體發(fā)光光譜圖。
圖6是實(shí)施例15所制得發(fā)光二極管的發(fā)光光譜圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施，但不能理解為對本發(fā)明實(shí)施范圍的任何限制。
實(shí)施例1將硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸鈉、硝酸銪的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鋇離子∶鈉離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.82∶0.08∶0.05∶0.05∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于800℃煅燒3小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.1∶1，混合粉體中鍶離子∶鋇離子∶鈉離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.92∶0.08∶0.05∶0.05∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1400℃煅燒4小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr2.92Ba0.08Na0.05Eu0.05SiO5.075熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，結(jié)果如圖1所示，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于582nm有一明顯熒光發(fā)光峰，結(jié)果如圖2所示。由該圖可證明其為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例2將硝酸鍶、硝酸鉀、硝酸銪的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鉀離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.54∶0.04∶0.42∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于900℃煅燒2小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.3∶1，混合粉體中鍶離子∶鉀離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.84∶0.04∶0.42∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1400℃煅燒4小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr2.84K0.04Eu0.42SiO5.28熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于580nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例3將硝酸鍶、硝酸鎂、硝酸鉀、硝酸鉍、硝酸銪的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鎂離子∶鉀離子∶鉍離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.58∶0.08∶0.07∶0.07∶0.2∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于880℃煅燒4小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化銨予以混合，氯化銨與煅燒粉體混合摩爾比為0.1∶1，混合粉體中鍶離子∶鎂離子∶鉀離子∶鉍離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.58∶0.08∶0.07∶0.07∶0.2∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1450℃煅燒3小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr2.58Mg0.08K0.07Bi0.07Eu0.2SiO5熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于578nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例4將硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸鉀、硝酸銪的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鋇離子∶鉀離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.8∶0.02∶0.08∶0.1∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于800℃煅燒3小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.2∶1，混合粉體中鍶離子∶鋇離子∶鉀離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為3.0∶0.02∶0.08∶0.1∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1400℃煅燒4小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr3.0Ba0.02K0.08Eu0.1SiO5.16熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，結(jié)果如圖3所示。由該圖可知，于583nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
比較實(shí)例1將氧化鋁、氧化釔、氧化鈰粉體依釔鋁柘榴石型Y2.85Ce0.15Al5O12成分球磨混合后，將混合粉體于1400℃煅燒反應(yīng)4小時(shí)，以X射線衍射分析后，發(fā)現(xiàn)并無法合成釔鋁柘榴石型化合物。當(dāng)混合粉體于1650℃煅燒反應(yīng)4小時(shí)，以X射線衍射分析后，可合成釔鋁柘榴石型化合物。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，于570nm有一明顯熒光發(fā)光峰。與實(shí)施例4比較，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的熒光粉體合成溫度比釔鋁柘榴石型粉體合成溫度低，可于低溫制得發(fā)光亮度良好的熒光粉體材料。且本發(fā)明實(shí)施例4的熒光粉體可比Y2.85Ce0.15Al5O12具有更長的發(fā)光波長，有助于發(fā)光組件及平面顯示器演色性調(diào)整。
實(shí)施例5將硝酸鍶、硝酸鋅、硝酸鋰、硝酸銪、硝酸錳的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鋅離子∶鋰離子∶銪離子∶錳離子∶硅離子摩爾比例為2.52∶0.01∶0.42∶0.03∶0.02∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于900℃煅燒3小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化銨予以混合，氯化銨與煅燒粉體混合摩爾比為0.2∶1，混合粉體中調(diào)控鍶離子∶鋅離子∶鋰離子∶銪離子∶錳離子∶硅離子摩爾比例為2.52∶0.01∶0.42∶0.03∶0.02∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1420℃煅燒4小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr2.52Zn0.01Li0.42Eu0.03Mn0.02SiO4.79熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于574nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例6將硝酸鍶、硝酸鈉、硝酸鈰、硝酸釓的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鈉離子∶鈰離子∶釓離子∶硅離子摩爾比例為2.72∶0.24∶0.01∶0.03∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于950℃煅燒3小時(shí)。在無添加助熔劑下，將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1520℃煅燒8小時(shí)，反應(yīng)后鈰離子及釓離子為三價(jià)，制得Sr2.72Na0.24Ce0.01Gd0.03SiO4.9熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于580nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例7將硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸鉀、硝酸鑭、硝酸銪的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraetboxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鋇離子∶鉀離子∶鑭離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.77∶0.08∶0.05∶0.05∶0.05∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于850℃煅燒2小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.1∶1，混合粉體中鍶離子∶鋇離子∶鉀離子∶鑭離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.87∶0.08∶0.05∶0.05∶0.05∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1350℃煅燒6小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)及鑭離子為三價(jià)，制得Sr2.87Ba0.08K0.05La0.05Eu0.05SiO5.1熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，結(jié)果如圖4所示。由該圖可知，于585nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例8將硝酸鍶、硝酸鈣、硝酸鉀、硝酸鑭、硝酸銪的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鈣離子∶鉀離子∶鑭離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.65∶0.05∶0.1∶0.1∶0.1∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于950℃煅燒4小時(shí)。在無添加助熔劑下，將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1500℃煅燒8小時(shí)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)及鑭離子為三價(jià)，制得Sr2.65Ca0.05K0.1La0.1Eu0.1SiO5熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于578nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例9將硝酸鍶、硝酸鉀、硝酸銪、硝酸錫的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鉀離子∶銪離子∶錫離子∶硅離子摩爾比例為3∶0.02∶0.03∶0.02∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于850℃煅燒4小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.42∶1，混合粉體中鍶離子∶鉀離子∶銪離子∶錫離子∶硅離子摩爾比例為3.42∶0.02∶0.03∶0.02∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1450℃煅燒3小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)及錫離子為二價(jià)，制得Sr3.42K0.02Eu0.03Sn0.02SiO5.48熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于582nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例10將硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸鋰、硝酸銪的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鋇離子∶鋰離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.85∶0.05∶0.05∶0.05∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于850℃煅燒3小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.15∶1，混合粉體中鍶離子∶鋇離子∶鋰離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為3∶0.05∶0.05∶0.05∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1380℃煅燒6小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr3Ba0.05Li0.05Eu0.05SiO5.125熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，結(jié)果如圖5所示。由該圖可知，于575nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例11將硝酸鍶、硝酸鈣、硝酸鋰、硝酸銪、硝酸釤的水溶液，與四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鈣離子∶鋰離子∶銪離子∶釤離子∶硅離子摩爾比例為2.56∶0.2∶0.01∶0.2∶0.02∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于850℃煅燒3小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.15∶1，混合粉體中鍶離子∶鈣離子∶鋰離子∶銪離子∶釤離子∶硅離子摩爾比例為2.71∶0.2∶0.01∶0.2∶0.02∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1300℃煅燒8小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，釤離子為三價(jià)，制得Sr2.71Ca0.2Li0.01Eu0.2Sm0.02SiO5.145熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于580nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例12將硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸鉀、硝酸銪的水溶液，與四甲氧基硅烷(tetramethoxysilane)的酒精溶液混合，調(diào)控鍶離子∶鋇離子∶鉀離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.52∶0.42∶0.04∶0.02∶1，使其混合均勻，經(jīng)加熱干燥后，將其干燥粉末于850℃煅燒2小時(shí)。該煅燒粉體再加入助熔劑氯化鍶予以混合，氯化鍶與煅燒粉體混合摩爾比為0.1∶1，混合粉體中鍶離子∶鋇離子∶鉀離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.62∶0.42∶0.04∶0.02∶1。將上述混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1450℃煅燒6小時(shí)，氯成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr2.62Ba0.42K0.04Eu0.02SiO5.08熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于584nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例13將碳酸鍶、碳酸鋇、碳酸鉀、氧化銪、二氧化硅粉體混合，調(diào)控原料中鍶離子∶鋇離子∶鉀離子∶銪離子∶硅離子摩爾比例為2.52∶0.42∶0.04∶0.02∶1，并另外加入相當(dāng)于原料總重的5％的溴化銨，溴化銨為助熔劑。將上述原料以球磨機(jī)混合24小時(shí)，使其混合均勻后，將混合粉體于還原氣氛中(N2與H2流量體積比例為95％∶5％)在1500℃煅燒10小時(shí)。溴成分于高溫中揮發(fā)，反應(yīng)后銪離子為二價(jià)，制得Sr2.52Ba0.42K0.04Eu0.02SiO4.98熒光粉體。該熒光材料以X光衍射光譜儀分析，確定為正方晶系結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶構(gòu)造與Sr3SiO5結(jié)構(gòu)相同。以熒光光譜儀分析其發(fā)光光譜，激發(fā)波長固定為460nm時(shí)，于582nm有一明顯熒光發(fā)光峰，證明為發(fā)光亮度良好的熒光材料。
實(shí)施例14依實(shí)施例4所得的Sr3.0Ba0.02K0.08Eu0.1SiO5.16熒光粉體，以樹脂混合后，涂布于發(fā)藍(lán)光的發(fā)光二極管芯片上，再測量其發(fā)光光譜。425nm至550nm的發(fā)光光譜為藍(lán)光發(fā)光二極管的原本發(fā)光光譜，圖中另一發(fā)光峰值為583nm的光譜，乃經(jīng)由藍(lán)光發(fā)光二極管激發(fā)熒光粉體所產(chǎn)生的發(fā)光光譜。明顯可知本發(fā)明的熒光粉體可與藍(lán)光發(fā)光二極管芯片形成良好搭配，制成產(chǎn)生混合光的發(fā)光二極管。
實(shí)施例15依實(shí)施例7所得的Sr2.87Ba0.08K0.05La0.05Eu0.05SiO5.1熒光粉體，以樹脂混合后，涂布于發(fā)藍(lán)光的發(fā)光二極管芯片上，再測量其發(fā)光光譜。其結(jié)果如圖6所示。圖中425nm至525nm的發(fā)光光譜為藍(lán)光發(fā)光二極管的原本發(fā)光光譜，圖中另一發(fā)光峰值為585nm的光譜，乃經(jīng)由藍(lán)光發(fā)光二極管激發(fā)熒光粉體所產(chǎn)生的發(fā)光光譜。由該圖明顯可知本發(fā)明的熒光粉體可與藍(lán)光發(fā)光二極管芯片形成良好搭配，制成產(chǎn)生混合光的發(fā)光二極管。
比較實(shí)例2依比較實(shí)例1所得的Y2.85Ce0.15Al5O12釔鋁柘榴石熒光粉體，以樹脂混合后，涂布于發(fā)藍(lán)光的發(fā)光二極管芯片上，再測量其發(fā)光光譜。發(fā)現(xiàn)425nm至525nm的發(fā)光光譜為藍(lán)光發(fā)光二極管的原本發(fā)光光譜，經(jīng)由藍(lán)光發(fā)光二極管激發(fā)釔鋁柘榴石熒光粉體產(chǎn)生570nm的發(fā)光光譜。與實(shí)施例15比較，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)光二極管可利用熒光材料產(chǎn)生585nm的發(fā)光，比比較實(shí)例2產(chǎn)生更長的發(fā)光波長，有助于發(fā)光組件及平面顯示器演色性調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種熒光材料，其組成為(SraMbNcLd)SiOn，其中M為選自Mg、Ca、Ba、Zn、Li、Na、K中的一種或一種以上的元素，N為選自Li、Na、K中的一種或一種以上的元素，L為選自Mn、Cu、Sn、Sb、Bi、Pb及稀土元素中的一種或一種以上的元素，a的范圍為2.5至3.5，b的范圍為0.001至0.5，c的范圍為0.001至0.5，d的范圍為0.001至0.5，n的范圍為4.7至5.5。
2.如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中M為選自Mg、Ca、Ba、K中的一種或一種以上的元素。
3.如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中L為選自Ce、Sm、Eu、Tb及Gd中的一種或一種以上的元素。
4.如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中a的范圍為2.6至3.4。
5.如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中b的范圍為0.005至0.45。
6.如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中c的范圍為0.005至0.45。
7.如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中d的范圍為0.005至0.45。
8.如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中n的范圍為4.75至5.4。
9.一種制備如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述熒光材料的方法，包括將含鍶離子、含M離子、含N離子、含L離子、含硅離子的固體原料或溶液混合及加熱干燥，經(jīng)高溫反應(yīng)制得上述熒光材料，反應(yīng)溫度范圍為700℃～1600℃。
10.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其中，該熒光材料合成中添加助熔劑以促進(jìn)反應(yīng)。
11.如權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，所述助熔劑選自鹵化物、硼化物、硫化物中的一種或一種以上的化合物。
12.如權(quán)利要求11所述的制備方法，其中，所述鹵化物為氯化物或溴化物。
13.一種發(fā)光二極管，其包含發(fā)光芯片及一種如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的熒光材料。
14.一種發(fā)光組件，其包含一種如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的熒光材料。
15.一種平面顯示器，其包含一種如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的熒光材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型熒光材料，其組成為(Sr
文檔編號H01L51/30GK1900215SQ200510085209
公開日2007年1月24日 申請日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者呂宗昕 申請人:呂宗昕