[发明专利]一种具有相分离结构稀土共晶荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具有相分离结构稀土共晶荧光材料及其制备方法和应用，所述稀土共晶荧光材料的化学式为RE_3‑xCe_xAl_5‑yGa_yO₁₂/Al₂O₃，其中，RE为稀土Y、Gd、Lu中的一种或几种，x的取值范围为0.0005＜x＜0.08，y的取值范围为0＜y＜5；所述稀土共晶荧光材料的制备方法如下：S1：称取氧化铝、氧化镓、氧化铈及稀土氧化物并混合均匀，然后放入高温炉中于还原气氛下灼烧，冷却后粉碎得预烧原料；S2：将预烧原料放入底部开有小孔的铱金坩埚中，铱金坩埚被置于微下拉晶体生长炉中，通过中频感应升温使原料熔化；S3：用预先安装好的籽晶接触铱金坩埚底部，通过微下拉籽晶定向凝固熔体生长共晶，生长完后降温冷却即得所述荧光材料。本发明提供的稀土共晶荧光材料对高能射线的探测和激光显示中能显著提高成像分辨率，可用于高能射线探测成像和激光显示技术领域。

技术领域

本发明涉及稀土发光材料领域，具体地，涉及一种具有相分离结构稀土共晶荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

稀土石榴石型荧光材料，由于石榴石特殊的晶体结构，以及独特的光化学性能，使其成为一类非常重要的无机发光材料。石榴石型荧光材料的基质主要为Y₃Al₅O₁₂(YAG)和Lu₃Al₅O₁₂(LuAG)，这是因为在稀土离子中，Y³⁺和La³⁺的4f电子层中无电子，Gd³⁺和Lu³⁺的4f亚层的电子分别为半充满和全充满的状态，而且都具有密闭的壳层，它们具有光学惰性，适于作基质材料。由于La³⁺和Gd³⁺的石榴石结构具有热不稳定性，因此通常采用YAG和LuAG作为基质。目前开发研究的稀土石榴石型荧光材料，由于不同的制备方法存在的形式分别有粉体、薄膜、陶瓷、单晶等。

稀土石榴石型粉体荧光材料主要应用于发光二极管（LED），商用化较好的是在发蓝光的InGaN/GaN芯片上涂覆可被蓝光激发出黄光的荧光粉（多采用YAG：Ce³⁺荧光粉）与胶体的混合料，从而匹配出白光。因为点胶法不利于LED芯片的散热、匹配出的白光不均匀、散射现象较为严重。因此后续研制出薄膜材料，与粉体材料相比具有高的出光均匀性、热稳定性、以及有利于LED芯片的阵列封装和散热。通过对材料的开发和研究，稀土石榴石型陶瓷和单晶荧光材料相对于胶状混合荧光粉YAG:Ce具有更高的熔点（高达1950 ℃）和更高的散热系数，因此更适用于高功率密度小区域面积的光激发；同时稀土石榴石型陶瓷和单晶荧光材料具有密度高、体积小、物化性能和闪烁性能优良等特点，在核医学、核物理和高能物理、环境监测、安全稽查、油井勘探等领域有广泛的应用。但是，陶瓷内部一般具有大量气孔、晶界和杂质等不均匀的显微结构，对光线会造成强的散射和折射效应；单晶中主要存在核心、生长条纹、包裹物、位错等缺陷，降低了晶体的闪烁性能。

目前对稀土石榴石型共晶荧光材料的研究较少，因此，很有必要研发一种具有相分离结构的稀土共晶荧光材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有相分离结构稀土共晶荧光材料。