[发明专利]一种Mn4+掺杂的氟化氢钠红光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mn⁴⁺掺杂的氟化氢钠红光材料及其制备方法。该材料的化学组成为NaHF₂:Mn⁴⁺，以15～30mL HF(浓度为wt 40％)、1×10^‐4～9×10^‐4mol K₂MnF₆固体、0.01～0.1mol NaF为原料，加去离子水使总体积为40mL，在常温下搅拌反应0.5～2小时，抽滤，常温自然晾干，得到白色粉体。产品在紫外灯下发明亮红光，其最大的激发带与白光LED蓝光芯片所发的蓝光光谱完全匹配，其发射光谱由四个位595～643nm的7个红光发射峰组成。该材料可能应用于二基色白光LED，以提高其显色指数。产品不含稀土，制备方法简单，适于工业生产。

技术领域

本发明涉及发光材料，特别是涉及一种能用于白光LED的红光材料及其制备方法；具体涉及一种激发波长位于蓝光区域，发射波长位于红光区域的Mn⁴⁺掺杂的氟化氢钠发光材料及其制备方法。

背景技术

白光LED是继白炽灯、荧光灯之后的第四代光源，是21世纪公认的新光源。因其高效节能、绿色环保、寿命长以及体积小等优点，广泛应用于照明、通讯和显示等多种领域，不仅为制造商提供了完美的背光方案，也为普通照明提供经济优质的光源。如今市场主导的白光LED产品是由黄色荧光粉YAG:Ce与蓝光LED封装，通过黄蓝互补配色得到色白光 LED，与传统节能灯相比，此类白光LEDs在低色温区显色指数较低，无法满足大规模的照明需求，原因是其白光中只有黄光与蓝光成分，而红色的成分较少。

为了提高由黄色荧光粉YAG:Ce与蓝光芯片组成的白光LED显色指数，在YAG:Ce中混入红色氮化物荧光粉，比较有效而实际的方法。目前能达到商业化应用要交的二基色WLED 用红光材料普遍采用二价铕掺杂的氮化物体系，如Sr_2‐x‐yBa_xCa_ySi₅N₈:Eu²⁺，其基质稳定性高、吸收带宽、色纯度高、发光效率高、温度猝灭不明显，能有效优化二基色WLED的显色指数与色温，在465nm激发下的量子效率达到80％，发光强度在150℃只降低百分之几[X.Q.Piao,T.Horikawa,H.Hanzawa,K.Machida,“Characterization and luminescenceproperties of Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺ phosphor for white light‐emitting‐diodeillumination”,Appl.Phys.Lett.88(2006)161908.Y.Q.Li,De With G,H. T.Hintzen,“The effect of replacement of Sr by Ca on the structural and luminescenceproperties of the red‐emitting Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺LED conversion phosphor”,J.SolidState Chem.181(2008)515‐524.]。由于用来制备该体系红光材料的碱土氮化物、氮化硅等原料非常昂贵，且混料与制备的全过程需避水避氧，使得氮化物红光材料的价格高昂。Mn⁴⁺掺杂的红光材料因运而生，引起来人们的极大兴趣，是因其在复合铝酸盐与复合氟化物中的激发波长位于近紫外至蓝光区域，正与半导体基紫光与蓝光LED的电致发光波长匹配，能有效吸收LED芯片的紫光与蓝光，而其发射光谱呈锐峰位于红光区域，高效发射的红光可有效提高WLED的显色指数，获得低色温高显色的暖白光。Mn⁴⁺所具备的这种具有宽激发带与窄发射带的发光性质尤其对照明应用是有利的。因此，LED业界期待Mn⁴⁺掺杂的红光材料能取代合成条件苛刻、原料稀缺的商业氮化物红粉。