一種熒光物質(zhì)的制備方法及其所制成的熒光物質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種熒光物質(zhì)的制備方法及其所制成的熒光物質(zhì)。該制備方法首先需將A3N2(A為Ca和Sr中的至少一種元素)和Si3N4按化學(xué)計量比混合，煅燒后獲得預(yù)燒產(chǎn)物，然后將所獲預(yù)燒產(chǎn)物與所需的氮化銪，氮化硅及氮化鋁等原料混合，在1200-1800℃下保溫?zé)Y(jié)3-20小時，將燒結(jié)產(chǎn)物經(jīng)過破碎、洗滌、分級等處理后得到熒光物質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于所制備的熒光物質(zhì)具有粒徑大，結(jié)晶性好，形貌規(guī)整，亮度高等優(yōu)點。
【專利說明】一種熒光物質(zhì)的制備方法及其所制成的熒光物質(zhì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光物質(zhì)的制備方法及其所制成的熒光物質(zhì)，屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在照明領(lǐng)域最引人矚目就是LED照明行業(yè)的興起。20世紀90年代中期，日本日亞化學(xué)公司突破了制造藍光LED的關(guān)鍵技術(shù)，并由此開發(fā)出以藍光LED激發(fā)熒光物質(zhì)復(fù)合產(chǎn)生白光光源的技術(shù)。與常規(guī)的發(fā)光技術(shù)如白熾燈或突光燈相比，LED固態(tài)照明不僅具有低電壓、聞光效、低能耗、長壽命、無污染等優(yōu)點，還具有売度聞、體積小、響應(yīng)快、發(fā)熱少和可靠性高等特點，目前已在半導(dǎo)體照明及液晶平板顯示領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用。
[0003]目前白光LED的實現(xiàn)方式主要分為兩種:第一種是三基色(紅、藍、綠)LED芯片的組合；另一種是用LED激發(fā)熒光物質(zhì)混合形成白光，即用藍光LED芯片配合發(fā)黃光的熒光物質(zhì)，或者用藍光LED配合發(fā)綠色光和紅色光的兩種熒光物質(zhì)，或者用紫外或紫光LED去激發(fā)紅、綠、藍三種熒光物質(zhì)等。在這些實現(xiàn)方式中，藍光LED芯片配合YAG: Ce黃色熒光物質(zhì)的方式簡單、易行、且價格相對低廉，成為白光LED的主流方案。然而使用這種方式形成的白光光譜比較單一，光譜主要集中在黃光區(qū)域，導(dǎo)致制備的白光LED顯色性較差。目前主要通過添加紅色及綠色熒光物質(zhì)以補償白光LED光譜中缺失的紅色及綠色成分，從而提升白光LED產(chǎn)品的顯色能力。然而若想進一步提升白光LED顯色性，需要彌補白光光譜中缺失的橙色部分，但目前對于高效橙色熒光物質(zhì)的報道較少。
[0004]近年來業(yè)界圍繞高光效的LED熒光物質(zhì)開展了許多有創(chuàng)造性的工作，其中最為突出的就是上個世紀末氮化物熒光物質(zhì)的首次成功開發(fā)。氮化物作為基質(zhì)材料，其陰離子基團含有高負電荷的N3—，電子云膨脹效應(yīng)使得其激發(fā)光譜向近紫外、可見光等長波方向移動，可以被200-500nm范圍內(nèi)藍光和紫外激發(fā)發(fā)光，發(fā)射光涵蓋范圍極廣，具備顯色性好、發(fā)光效率高的特點，安全性能好、無毒、環(huán)保，且基質(zhì)具有緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
[0005]而目前制備氮化物熒光物質(zhì)的手段多從制備氮化物陶瓷材料的工藝演變而來，如高溫高壓氮化、氣相還原氮化、碳熱還原氮化(CRN)或自蔓延高溫合成(SHS)等；其中高溫高壓氮化和自蔓延高溫合成均需要高溫(1700-22001:)、高壓(5-10atm)等條件，而氣相還原氮化需要進行長時間的高溫氮化還原，碳熱還原氮化則還需要引入易污染的粉體炭黑，因此，以上方法均不是理想的工業(yè)化路線。由此可見，突破氮化物的合成技術(shù)壁壘，開發(fā)出具有工業(yè)化前景的高效氮化物制備技術(shù)，對于推動我國白光LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。因此，本發(fā)明提出一種熒光物質(zhì)的制備方法及其所制成的熒光物質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有氮化物熒光物質(zhì)制備技術(shù)上的不足，提供一種熒光物質(zhì)的制備方法及其所制成的熒光物質(zhì)。
[0007]本發(fā)明具體技術(shù)方案如下:
[0008]一種熒光物質(zhì)的制備方法，包含以下步驟:
[0009]1)將至少含有A3N2 (A為Ca和Sr中的至少一種元素)和Si3N4的原料混合均勻，其中，A3N2和Si3N4的摩爾比為0.35-0.45 ；
[0010]2)將混合好的原料在1200-1800°c下保溫?zé)Y(jié)3_20小時，得到預(yù)燒產(chǎn)物；
[0011]3)將預(yù)燒產(chǎn)物經(jīng)過破碎、過篩、烘干處理后，至少再加入EuN，Si3N4以及A1N，并混合均勻；
[0012]4)將混合好的物料在1200_1800°C下保溫?zé)Y(jié)3_20小時；
[0013]5)將燒結(jié)產(chǎn)物經(jīng)過破碎、洗滌、分級等處理后得到氮化物熒光物質(zhì)。
[0014]上述熒光物質(zhì)制備方法的步驟2)和4)中的燒結(jié)氣氛為N2。
[0015]上述熒光物質(zhì)制備方法的步驟2)和4)中的燒結(jié)氣氛為N2/H2混合氣，其中H2體積比例為0.5-5%。
[0016]本發(fā)明所述熒光物質(zhì)制備方法的步驟5)中得到的氮化物熒光物質(zhì)的的摩爾比組成為:A3N2: AlN: Si3N4: EuN= (0.8-1.2): 3: (3.8-4.5): (0.003-0.5)，其中 A 元素為Ca和Sr中的一種或兩種元素。
[0017]上述熒光物質(zhì)的掃描電鏡測試結(jié)果顯示，單個晶粒長度大于20 μ m的晶粒的分布面積占全部晶粒分布面積的80%以上。
[0018]優(yōu)選地，所述熒光物質(zhì)制備方法得到的氮化物熒光物質(zhì)的摩爾比組成為:A3N2: AlN: Si3N4: EuN = 1: 3: 4.25: 0.3，其中 A 元素為 Ca 和 Sr 中的一種或兩種元素。
[0019]更優(yōu)選地，所述熒光物質(zhì)制備方法得到的氮化物熒光物質(zhì)的摩爾比組成為:A3N2: AlN: Si3N4: EuN = 1: 3: 4.25: 0.3，其中 A 元素為 Sr。
[0020]從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的制備方法所得到的氮化物熒光粉目前多用于白光LED，但是隨著科技的發(fā)展，該氮化物熒光粉的應(yīng)用并不只限定于白光LED，任何技術(shù)改進或者用途變化，只要不脫離本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0021]本發(fā)明所提供的熒光物質(zhì)制備方法的優(yōu)點在于制備易成相的氮化物作為預(yù)燒產(chǎn)物實現(xiàn)常壓下制備得到具有發(fā)光效率高、溫度特性優(yōu)良、半寬度寬等特點的氮化物橙紅色熒光物質(zhì)，克服了傳統(tǒng)方法中氮化物通常需要在高壓條件下合成的限制。制備得到的氮化物橙紅色熒光物質(zhì)具有較好的結(jié)晶性，能夠?qū)崿F(xiàn)590-610nm的橙紅光發(fā)射，以用于制作高顯色、低色溫、高性能的發(fā)光器件，也可以應(yīng)用于照明及液晶背光顯示領(lǐng)域。并且，以氮化物基質(zhì)結(jié)構(gòu)作為預(yù)燒產(chǎn)物所合成的氮化物還具有晶粒粒徑尺寸大的特點，從而顯著提高熒光物質(zhì)的發(fā)光亮度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例3涉及的熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例3涉及的熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。
[0024]圖3為本發(fā)明實施例3涉及的熒光物質(zhì)的SEM圖。

【具體實施方式】
[0025]以下是本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的保護范圍不受這些實施例的限定，其保護范圍由權(quán)利要求來決定。
[0026]實施例1
[0027]本實施例的氮化物熒光物質(zhì)，其預(yù)燒產(chǎn)物制備方法為:按1.67mol Si3N4,0.67molSr3N2稱取原料并混合均勻，在氮氣氣氛中，1500°C下保溫10小時之后，將溫度降至100°C以下，取出后，進行研磨、過篩及烘干等后處理。在制備的預(yù)燒產(chǎn)物中按1.003molSi3N4,2.002molAlN、0.002mol EuN稱取原料并混合均勻，在氮氣氣氛中，1500°C下保溫10小時之后，將溫度降至100°c以下，取出后，進行研磨、洗滌、烘干及過篩等后處理，該熒光物質(zhì)的色坐標(biāo)，主峰位置及相對發(fā)光亮度等光色數(shù)據(jù)，如表1所示。
[0028]實施例2
[0029]本實施例的氮化物熒光物質(zhì)，其預(yù)燒產(chǎn)物制備方法為:按1.67molSi3N4、0.67molSr3N2稱取原料并混合均勻，在氮氫氣氛下，其中氫氣體積比例為5%，1500°C下保溫10小時之后，將溫度降至100°C以下，取出后，進行研磨、過篩及烘干等后處理。在制備的預(yù)燒產(chǎn)物中按1.003mol Si3N4,2.002mol A1N、0.002mol EuN稱取原料并混合均勻，在氮氫氣氛下，其中氫氣體積比例為5%，1500°C下保溫10小時之后，將溫度降至100°C以下，取出后，進行研磨、洗滌、烘干及過篩等后處理，該熒光物質(zhì)的色坐標(biāo)，主峰位置及相對發(fā)光亮度等光色數(shù)據(jù)，如表1所示。
[0030]實施例3
[0031]本實施例的氮化物熒光物質(zhì)，其預(yù)燒產(chǎn)物制備方法為:按1.67molSi3N4、 0.67molSr3N2稱取原料并混合均勻，其制備方法及后處理工藝與實施例2基本相同。在制備的預(yù)燒產(chǎn)物中按1.027mol Si3N4,2.020mol Α1Ν、0.020mol EuN稱取原料并混合均勻，其制備方法及后處理工藝與實施例2基本相同。所得熒光物質(zhì)的色坐標(biāo)，主峰位置及相對發(fā)光亮度等光色數(shù)據(jù)，如表1所示。所得熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜如圖1所示，由圖1可知該熒光物質(zhì)對325-500nm的光均存在較強的吸收，適用于紫外、近紫外及藍光LED。所得熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜如圖2所示，該發(fā)射是位于570-670nm的一個較寬發(fā)射峰，發(fā)射主峰位于618nm，呈現(xiàn)為橙紅光發(fā)射。所得熒光物質(zhì)的掃描電鏡測試結(jié)果如圖3所示，由圖3可知該熒光粉的單個晶粒長度大于20 μ m的晶粒的分布面積占全部晶粒分布面積的80%以上。本發(fā)明中的所有實施例所得到的熒光物質(zhì)的單個晶粒長度大于20 μ m的晶粒的分布面積均占全部晶粒分布面積的80%以上，未逐一列出。
[0032]實施例4-5
[0033]實施例4-5的熒光物質(zhì)制備方法以及預(yù)燒產(chǎn)物的組分組成與實施例3基本相同，不同的是所制備的熒光物質(zhì)的組分組成，如表1所示。將預(yù)燒產(chǎn)物與所需的EuN，Si3N4以及AlN原料按化學(xué)計量比混合制備得到實施例4-5所述熒光物質(zhì)。
[0034]這些實施例的LED熒光物質(zhì)產(chǎn)品的色坐標(biāo)及相對發(fā)光亮度等如表1所示。
[0035]表1實施例1-5所得熒光粉組分的摩爾比組成及其光色數(shù)據(jù)
[0036]

【權(quán)利要求】
1.一種熒光物質(zhì)的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將至少含有A3N2(A為Ca和Sr中的至少一種元素)和Si3N4的原料混合均勻，其中，A3N2 和 Si3N4 的摩爾比為 0.35-0.45 ； 2)將混合好的原料在1200-1800°C下保溫?zé)Y(jié)3-20小時，得到預(yù)燒產(chǎn)物； 3)將預(yù)燒產(chǎn)物經(jīng)過破碎、過篩、烘干處理后，至少再加入EuN，Si3N4以及A1N，并混合均勻； 4)將混合好的物料在1200-1800°C下保溫?zé)Y(jié)3-20小時； 5)將燒結(jié)產(chǎn)物經(jīng)過破碎、洗滌、分級等處理后得到氮化物熒光物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光物質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述步驟2)和4)中的燒結(jié)氣氛為N2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光物質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述步驟2)和4)中的燒結(jié)氣氛為N2/H2混合氣，其中H2體積比例為0.5-5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光物質(zhì)的制備方法，其特征在于:所獲得的氮化物熒光物質(zhì)的摩爾比組成為:A3N2: AlN: Si3N4: EuN= (0.8-1.2): 3: (3.8-4.5): (0.003-0.5)，其中A元素為Ca和Sr中的一種或兩種元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述熒光物質(zhì)制備方法，其特征在于:所獲得的氮化物熒光物質(zhì)掃描電鏡測試結(jié)果顯示，單個晶粒長度大于20 μ m的晶粒的分布面積占全部晶粒分布面積的80%以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述熒光物質(zhì)的制備方法，其特征在于:所獲得的氮化物熒光物質(zhì)的摩爾比組成為:A3N2: AlN: Si3N4: EuN = 1: 3: 4.25: 0.3，其中A元素為Ca和Sr中的一種或兩種元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述熒光物質(zhì)制備方法，其特征在于:所獲得的氮化物熒光物質(zhì)的摩爾比組成為:A3N2: AlN: Si3N4: EuN = 1: 3: 4.25: 0.3，其中 A 元素為 Sr。
【文檔編號】C09K11/80GK104046354SQ201310083949
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】劉榮輝, 周小芳, 劉元紅, 何華強, 徐會兵, 何濤, 胡運生 申請人:有研稀土新材料股份有限公司