[发明专利]用于辐射探测器及暖白光发光二极管的铝-钆石榴石荧光粉

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于半导体照明（SSL）的新型荧光粉及其制备方法，还涉及使用该荧光粉的暖白光发光二极管。该荧光粉也可以用于核物理中，用于对放射性辐射及中子通量的检测。

背景技术

熟知的荧光粉是以钆-铝石榴石GAG为基质，以Ce⁺³为激活剂，其化学式为(Gd,Се)₃Al₅О₁₂。在J of Electroch.Soc 154(10)J326(2007)中，C.Chiang披露了这类荧光粉。该荧光粉(Gd,Се)₃Al₅О₁₂的色坐标为х=0.508，у=0.486。但是，上述荧光粉在波长λ=470nm的光的激发下，发光效率很低，因此该荧光粉不能运用在SSL中，具体的说是该种荧光粉不能运用在暖白光辐射光源中。

随着半导体照明技术的发展，日本研究者中村修二（S Nakamura.）创造出将蓝光及紫外光混合制成白光发光二极管（请参照S NakamuraThe BlueLaser.Springer Verl,1997）。Nichia公司第一次将荧光粉运用在白光发光二极管上（请参照Shimizu S.的美国专利US5,998,992,7.12.1997）。但是，这种白光发光二极管的效能低，仅为9~12流明/瓦特。

中国专利CN1011694862(A)27.10/2009对C.Chiang披露的荧光粉进行了改进，将该荧光粉作为材料原型，在其中引入Li的合成物，这增加了在激发波长λ=470nm时的橙-红色辐射输出。改进后的荧光粉可以运用在暖白光辐射光源中，但是，由于所采用的荧光粉材料原型的制造技术非常复杂，增加了成本。

发明内容

为了解决上述技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于暖白光发光二极管的具有高亮度的橙红色的荧光粉及其制备方法，本发明的目的还在于使该荧光粉适用于对放射性辐射的检测中。

为了实现上述目的，本发明提供一种以铝-钆石榴石为基质材料的荧光粉，并在其中添加卤离子及氮离子，以部分取代阴离子亚晶格中的氧离子，其化学计量式为：

(ΣGd_1-x-y-zTb_xLu_yCe_z)₃Al₂[AlO_4-mHal^-1_m/2N^-3_m/2]₃，其中Gd≤94%，Tb≤1%，Lu≤2%，2%≤Ce≤4%，0.01<m<0.1，Hal=F^-1或Сl^-1或Br^-1或J^-1。

首先，在本发明的荧光粉成分中不仅仅有氧离子O^-2，而且有其他替代氧离子的离子，具体的说是卤离子以及氮离子。所有的这些离子都有一个负的氧化状态（-），它们是按照以下公式替换氧离子的：OO=(HalO)¹_1/2+(NO)_1/2。这样的替换被称为多价替换。因此，在阴离子亚晶格中除了氧离子外还可以有卤素离子，如F^-1，Cl^-1，Br^-1，J^-1，也还可以有氮离子N^-1。在特定情况下，能进入阴离子亚晶格的不仅只有一种卤素，而是有好几种，例如：F^-1+Cl^-1、或者F^-1+Br^-1或者F^-1+J。

其次，本发明的荧光粉的第二个重要的特征在于其多成分的阳离子晶格。在其阳离子晶格中有元素Gd，Tb，Lu，Ce，也就是说一共四种。

本发明的铝-钆荧光粉具有石榴石晶格，其特征在于：晶格参数晶格参数随着荧光粉中引入的配体的浓度的变化而变化，这些配体部分地替代阴离子亚晶格中的氧离子

我们所提议荧光粉的晶格参数数值比传统的晶格参数数值小小。这是因为往荧光粉的成分中加入了例如氟离子等配体，其离子半径比被其所替换的氧离子的离子半径小。这是所提议的荧光粉与人们所熟知的荧光粉的实质不同，决定了所提议荧光粉高的光学参数和照明参数，例如高的发光亮度。