[发明专利]一种红色硅铝氧氮化物荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，尤其涉及到蓝光宽谱激发的稀土掺杂的碱土金属硅铝氧氮化物荧光材料及其制备方法。

背景技术

白光LED具有低电压、低能耗、长寿命、高可靠性、易维护等优点，符合节能与环保的要求。随着亮度增加和价格降低，白光LED在通用照明领域的市场潜力越来越大。目前生产制造白光LED的主流方式是蓝光LED芯片和可被蓝光有效激发的黄光荧光粉(YAG:Ce,见美国专利US5998925，或TAG：Ce，见美国专利US6669866)有机结合组成，此类白光LED由于缺乏红色及绿色的成分而存在显色指数低及色温偏高等不足。

目前改进的方法主要有两种，一种是开发可被紫外光激发红绿蓝三波段的单一基质或混合材料的荧光材料，另一种是加入可被蓝光激发的红色和绿色两种荧光材料，满足白光的要求。其中后者将是未来新型荧光材料开发的一个侧重点。

由蓝光激发的红色荧光粉的开发是近年来国内外LED用荧光粉研究的热点，但是可以真正被用来商业化的红色荧光粉仍是研究的一大难题。美国专利US7476337B2中详细报道了CaAlSiN₃:Eu荧光粉，这种荧光粉可以被250-550nm的蓝光带所激发，发射出580-680nm红橙光发射带，同时拥有很强的发射强度和很高的发光效率。由于此类荧光粉的制备原料含有Ca₃N₂(易潮解)、AlN和Si₃N₄(难分解)，对制备条件的要求苛刻，很难应用于工业生产。另外，其发射峰位多位于偏离红色可见光的650nm等深红色光区，利用这种荧光粉制备的LED又存在显色指数过高，色温偏低等缺点。美国专利 US6682663 B2 中报道了M_xSi_yN_z：Eu荧光粉，其中以M₂Si₅N₈：Eu（M=Ca, Sr, Ba）为主的红色荧光粉，发光峰位于600-660nm范围内，但是这种荧光粉的发射强度较低，发射效率也有待提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种化学性质稳定，发光性能好，激发波带宽，发光波长可根据需要调节的红色硅铝氧氮化物荧光材料，和一种简单、无污染、成本低的制备该荧光材料的制备方法。

本发明的技术方案是：一种红色硅铝氧氮化物荧光材料，其特征在于，该荧光材料同时含有硅、铝、氮、氧元素，及部分起电荷补偿作用的碱金属和碱土金属元素和作为发光中心的稀土离子Eu²⁺，其化学式为：R_mAl_xSi_8-xN_8+yO_4-y: nEu；其中，2≤x≤3.5， 0≤y≤3.5，0＜m≤8，0.001≤n≤0.3；R为Li, Ca或Sr中的至少一种。

进一步，其具有与Si₂N₂O相同的晶体结构，该荧光粉具有被蓝光有效激发，发出峰值在590-640nm的宽带可见光，半高宽大于80nm。

进一步，本发明的另一目的是提供上述红色硅铝氧氮化物荧光材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：按结构式R_mAl_xSi_8-xN_8+yO_4-y: nEu进行配料，其中R为Li，Ca，Sr中至少一种，2≤x≤3.5， 0≤y≤3.5，0＜m≤8，0.001≤n≤0.3，以Li，Ca，Sr，Al，Si，N，Eu的单质、合金或化合物，或相应的盐类为原料； 

并按上述材料的化学式组成及化学计量比称取相应原料，并添加上述化合物或盐类中的一种或几种作为助溶剂，研磨混合均匀形成混合料；

步骤2：将上述混合料置于高温高压炉中在还原气氛中焙烧一次，或分段焙烧几次；所述焙烧温度为600~1800℃，焙烧时间为0.5h~10h；

步骤3：将步骤（2）所得的产物经后破碎、研磨、除杂、烘干、分级处理，即制得本发明的红色硅铝氧氮化物荧光材料。

进一步，所述步骤（1）中，所述化合物为相对应的氧化物，氮化物，卤化物或氨化物；所述盐类为相对应的碳酸盐，硝酸盐，有机酸盐。

进一步，所述Li，Ca，Sr，Al，Si，Eu的合金材料为两种或两种以上元素组成的二元或多元合金。