[发明专利]一种氮化物橙红色荧光材料和发光装置及其制备方法和应用

说明书

本发明属于荧光材料技术领域，公开了一种Ce³⁺激活氮化物橙红色荧光材料和发光装置及其制备方法和应用。所述Ce³⁺激活氮化物橙红色荧光材料的分子通式为HP‑Ca_1‑x‑ySr_yCe_xSi_1‑zAl_zN₂，HP为高压相的简称，Ce元素进入Ca和/或Sr的晶体格位，作为发光元素和激活剂，0＜x≤0.05，0≤y≤0.05，0≤z≤0.05。本发明提供的Ce³⁺激活氮化物橙红色荧光材料能够被蓝光有效激发，可以通过调控实现发射峰值波长最长达到615nm，半峰宽最大达到4212cm^‑1，量子产量最高达到56.3％，在高功率照明领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光材料技术领域，具体涉及一种Ce³⁺激活氮化物橙红色荧光材料和发光装置及其制备方法和应用。

背景技术

固态照明光源凭借耗能低、能源转换效率高、使用寿命长等优点，已全面取代了传统的白炽灯和汞灯。随着以GaN为代表的第三代半导体材料的出现，固态照明技术正向着高电流、高功率密度、高亮度方向发展。由于承载了更高的功率密度，荧光材料会承受更高的热辐射并被更高的光子密度激发，从而导致了发光饱和。发光饱和是目前限制高功率照明领域发展的最主要因素之一。因此，为了满足荧光转换材料在高电流发光二极管(LEDs)和高功率激光照明(LDs)领域的应用，荧光材料需要满足以下性能要求：(i)可被蓝光有效激发；(ii)高能量转换效率；(iii)荧光寿命短；(iv)发射光谱覆盖500～800nm的范围。

在常用的发光中心(如Mn⁴⁺、Mn²⁺、Eu²⁺、Ce³⁺等)中，Ce³⁺离子的荧光寿命最短，最适合作为高功率领域荧光材料的激活剂。Ce³⁺掺杂荧光材料如Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺、La₃Si₆N₁₁:Ce³⁺等的发射光谱大多位于蓝光到橙光区域内(450～600nm)，在红光区域一直十分欠缺。红光缺失会导致最终产生的光源色温较高，显色指数较低，从而限制了光源质量。基于此，Ce³⁺掺杂的橙/红色荧光材料受到了广泛关注。目前已发现的Ce³⁺掺杂的橙/红色荧光材料如下：

(1)非专利文献《Unusual,broad red emission of novel Ce³⁺-activatedSr₃Sc₄O₉ phosphors under visible-light excitation》.Hasegawa,T.,Kim,S.W.,Ueda,T.,Ishigaki,T.,Uematsu,K.,Takaba,H.,Toda,K.,Sato,M.,J.Mater.Chem.C 5,9472-9478(2017)公开了Sr₃Sc₄O₉:Ce³⁺在蓝光激发下，呈现出峰值位于620nm的红光发射，但是其热猝灭严重，在150℃时，发光强度仅为室温(25℃)时的19.1％。