[发明专利]一种铋离子掺杂的硼酸盐窄带蓝色荧光粉及其制备方法与发光器件

说明书

发明提供了一种铋离子掺杂的硼酸盐窄带蓝色荧光粉，化学式为：Ba₃RE_2‑xB₆O₁₅:xBi³⁺；其中，所述RE包括Y，Lu，Gd中的任意一种或多种的组合；0.001≤x≤0.2。本发明提供的荧光材料在近紫外光激发下发射峰值位于413nm处，半峰宽仅为35.5nm，色纯度高达97.76％。激发带从300延伸到400nm，在365nm处达到最大激发，可被近紫外光有效激发，具有高达90.6的内量子效率。并且，该系列荧光粉具有较为优异的热稳定性，在150℃时，仍可保持室温发射强度的约85％，满足实际应用的需求，可作为紫外、近紫外LED芯片的光转换材料，作为窄带的蓝光发光光源。

技术领域

本发明涉及稀土发光材料技术领域，尤其涉及一种铋离子掺杂的硼酸盐窄带蓝色荧光粉及其制备方法与发光器件。

背景技术

荧光粉转换型白光发光二极管因其发光效率高、环境友好和寿命长而被广泛应用于背光显示器的应用。用于背光显示的荧光粉材料，窄带发射是必要条件，窄带发射有利于实现宽色域，忠实再现自然色彩，改善pc-wLED的视觉发光效果，而色域由红/绿/蓝(RGB)荧光粉的色坐标决定。蓝色荧光材料作为三基色荧光材料中不可缺少的成分，可以显着提高发光效率和显色指数，对电脑的发光效率、色温、光衰减率和显色指数有很大影响。InGaN蓝光芯片与Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)黄色荧光粉结合，是最常用的白光LED发光方式，但光谱成分中存在未转换的强蓝色尖峰，蓝色芯片的强光源会导致视觉疲劳甚至影响人体生物钟，与现行的健康照明指南不符。近紫外LED芯片与RGB发光荧光粉相结合的近紫外光驱动的白光LED被认为是避免使用蓝光LED芯片的有效方法。因此，发现和开发用于背光LED的新型n-UV可激发高效窄带蓝色荧光粉显得尤为重要。

以前对蓝色荧光粉的研究主要集中在稀土掺杂体系(Eu²⁺或Ce³⁺)上，这是由于4f-5d自旋电子跃迁引起的可控发光颜色和高量子产率。最具代表性的蓝色荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(BAM:Eu²⁺)，已广泛用于荧光和等离子显示照明。BAM:Eu²⁺是一种极其优异的高效荧光粉，内部光致发光量子产率高达92.4％。BAM:Eu²⁺在340nm紫外光激发时表现出以452nm为中心的亮蓝色发射和55nm的半峰宽。然而，化学稳定性和荧光稳定性较差，宽带发射，多次使用后，发光中心从Eu²⁺氧化为Eu³⁺导致发光强度降低，且不被近紫外光有效激发，这妨碍了它在基于近紫外LED的器件中的应用。因此，对于近紫外光具有强吸收和高量子效率是开发新型蓝色发光荧光粉的必要先决条件。其次，窄带发射荧光粉在背光显示应用中是强制性的，优异的热稳定性(在100-150℃范围内)以保证器件在长时间运行下的发光性能。这些严格的要求对生产背光显示用的荧光粉造成了很大的障碍，需要探索各种激活剂掺杂的基质材料。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种铋离子掺杂的硼酸盐窄带蓝色荧光粉及其制备方法与发光器件，所述蓝色荧光粉可被近紫外光有效激发，实现窄带的蓝光发射。

为达到上述目的，本发明提供了一种铋离子掺杂的硼酸盐窄带蓝色荧光粉，分子式为：Ba₃RE_2-xB₆O₁₅:xBi³⁺；

其中，所述RE包括Y，Lu，Gd中的任意一种或多种的组合；

0.001≤x≤0.2。