[发明专利]一种高光效、高稳定性氮化物发光材料及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种氮化物发光材料，具体涉及一种可被紫外、近紫外、紫光和蓝光有效激发的一种改进的氮化物发光材料及其制备方法。

背景技术：

发光二极管(LED)具有低电压、高光效、低能耗、长寿命、无污染等优点，在半导体照明及液晶平板显示领域得到了成功的应用。目前白光LED的实现方式主要分为两种：第一种是三基色(红、蓝、绿)LED芯片的组合；另一种是用LED激发荧光物混合形成白光，即用蓝光LED芯片配合发黄光的荧光粉，或者用蓝光LED配合发绿色光和红色光的两种荧光粉，或者用紫外或紫光LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉等。在这些实现方式中，蓝光LED芯片配合YAG：Ce黄色荧光粉的方式简单、易行、且价格相对低廉，成为白光LED的主流方案。然而使用这种方式形成的白光光谱比较单一，光谱主要集中在黄光区域，导致制备的白光LED显色性较低。通过在封装过程中添加红色荧光粉可以补偿白光LED光谱中缺失的红色成分，提高白光LED产品的显色性能。

但是目前传统的红色荧光粉如硫化物和氧化物等，不是存在着光衰大、化学稳定性差等缺陷，就是因为激发范围窄，无法与LED芯片达到完美匹配。近几年来新型的氮化物红色荧光粉较传统的硫化物和氧化物有了很大的改进之处，如CaAlSiN3：Eu及Ba2Si5N8：Eu具有在590-700nm较宽的发射光谱，能够较好的与YAG：Ce黄色荧光粉混合配以蓝色芯片制备出高显色白光LED。但是上述两种氮化物荧光粉都具有各自的缺点，如CaAlSiN3：Eu的耐湿性差，其在高湿的条件下光学性能下降很快，而Ba2Si5N8：Eu的耐温性差，其在高温的条件下光学性能下降很快。本文通过在CaAlSiN3：Eu的基础上，在Al³⁺的位置上引入V^扩和P^扩有效地降低对Ca²⁺位置参入Eu²⁺对晶格的影响，从而大大提高了该结构物质的化学稳定性及耐湿性，同时，通过合成过程中采用弱还原气氛及新型烧结方式，从而大大降低了合成过程中氧的影响，使得该发光材料的光效得以提升，因此该发光材料具有良好的应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高光效、高稳定性氮化物发光材料、可被紫外、近紫外、紫光和蓝光有效激发的荧光粉。

本发明的另一目的在于提供一种在弱还原气氛下简单易行的制备上述荧光粉的方法。

本发明采取以下技术方案：其化学式为：M_a-xAl_b-yA_yD_cN₃：R_x，式中，0.5≤a≤1.5，0.001≤x≤0.5，0.5≤b≤1.5，0.0001≤y≤0.5，0.5≤c≤1.5，其中M元素选自Mg、Ca、Sr和Ba的一种或一种以上元素，A元素选自V和P的一种或两种，D元素选自Si、Ge、Sn和Zr的一种或一种以上元素，R元素选自Mn、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的一种或一种以上元素。

上述的高效、高稳定性氮化物发光材料的制备方法，包括如下步骤：

1)以Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Si、Ge、Sn、Zr的氮化物，Mn、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的氮化物或者氧化物，并按结构式(1)的化学式组成的化学计量比称取所需原料；

2)将上述原料在氮气或者氩气的气氛中进行充分混合；

3)将上述混合物在保护气氛中进行一段或多段焙烧；

4)再经后处理，即可制成一种高亮度、高耐湿性氮化物红色荧光粉

5)步骤2)是在手套箱中进行混合。

6)步骤3)保护气氛为氢气与氮气的混合气氛，其中氢气体积百分含量小于10％。

7)步骤3)保护气氛的压力为0.01Mpa-100Mpa。

8)步骤3)中的一段焙烧合成，焙烧温度为1470-1870℃，焙烧时间为5-22小时。

9)步骤3)中的多段焙烧合成，第一段焙烧温度为570-1170℃，焙烧时间为4-10小时，第二段的焙烧温度为1370-1770℃，焙烧时间为4-22小时。

10)步骤4)的后处理包括研磨、酸洗、水洗、过筛、烘干及分级。

11)上述酸洗过程所采用的酸为硝酸，其质量浓度为3％-15％。