[发明专利]一种适用于蓝光GaN芯片的红色荧光粉及制备方法

说明书

本发明涉及无机发光材料领域，公开了一种适用于蓝光GaN芯片的红色荧光粉及制备方法。本发明所述GaN芯片，在通电情况下，产生420‑500 nm的蓝光发射，其中最强发射位于~460 nm处。本发明所述红色荧光粉，其化学组成为Rb₂NaAl_1‑xF₆:xMn⁴⁺，x为所掺杂的Mn⁴⁺离子相对Al³⁺离子所占的摩尔百分比系数，0.0x≤0.20。该荧光粉在紫外区（320‑400 nm）和蓝光区（410‑520nm）具有强的吸收带，吸收GaN芯片产生的蓝光后，在610~655 nm范围内展现出一系列窄的发射峰，其中最强发射峰位于634 nm，是一种适用于蓝光GaN使用的红色荧光粉。本发明所述红色荧光粉的制备方法，采用离子交换法，即把原材料按照一定比例依次加入到装有一定量氢氟酸的塑料试管中，在常温下反应一定的时间，得到终产物。

技术领域

本发明涉及一种适用于蓝光GaN芯片使用的红色荧光粉及制备方法，具体而言，是一种化学组成为Rb₂NaAl_1-xF₆:xMn⁴⁺，在 410-520 nm范围内有宽的激发带，在蓝光激发下可产生强烈红光发射，且由离子交换法制得的红色发光材料，属于无机发光材料领域。

背景技术

白光LED以其省电节能、寿命长、体积小、可回收无污染等优点而迅猛发展，广泛应用于城市景观照明、背光源显示、室内外照明等多种照明领域，被认为是替代白炽灯、荧光灯的新一代绿色照明光源，也是21世纪人类解决能源危机的重要举措之一。

目前已经商业化的白光LED主要是利用蓝光GaN/InGaN芯片与Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺黄色荧光粉组合形成，即芯片发出的蓝光一部分用来激发荧光粉产生黄光，另一部分与黄光混合从而产生白光。但是这种白光LED色温较高（ 6000 K），显色指数较低（ 75），然而这两个参数均是白光LED一些重要应用的关键，特别是室内照明。因此，降低色温和提高显色指数是改善白光LED质量的重要方向。开发出可被蓝光激发产生红光的红色荧光粉，实现红、黄、蓝三色光复合是目前解决这个问题的最佳方式。在科研工作者的努力下，一些掺杂稀土离子的红色发光材料已经被研制出来，特别值得一提的是，Eu²⁺掺杂的氮化物红色荧光粉。这类荧光粉表现出优异的发光性能和热稳定性，其中M₂Si₅N₈:Eu²⁺（M = Ca, Sr, Ba）和MAlSiN₃:Eu²⁺（M=Ca, Sr） 已经实现了商业化 [Chem. Mater., 2017, 29, 935.]。Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺的量子效率（QE）达到75% ~ 80%，在150 ℃时也仅降低了百分之几 [J. Alloys Compd., 2006, 417, 273.]；MAlSiN₃:Eu²⁺（M = Ca, Sr）在150 ℃时，发光强度仍可以保持在92%左右。然而，稀土离子高昂的价格以及此类氮化物红粉苛刻的合成条件是其没有广泛应用的致命缺陷。