一種熒光粉的制備方法及其所制成的熒光粉的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種熒光粉的制備方法及其所制成的熒光粉。該制備方法首先需將M3N2(M為Ca，Sr和Ba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，氮化鋁及堿土金屬氮化物等原料混合，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粉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本發(fā)明提供的制備方法得到的熒光粉具有晶粒粒徑大、結(jié)晶性好，熱穩(wěn)定性強，亮度高等優(yōu)點。
【專利說明】一種焚光粉的制備方法及其所制成的焚光粉

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熒光粉的制備方法及其所制成的熒光粉，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)熒光粉 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)如白熾燈或熒光燈相比，LED固態(tài)照明不僅 具有低電壓、商光效、低能耗、長壽命、無污染等優(yōu)點，還具有殼度商、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] 目前熒光粉在白光LED技術(shù)中起著關(guān)鍵性的作用，其性能決定了白光LED的發(fā)光 效率，色溫，顯色性及使用壽命等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。傳統(tǒng)熒光粉普遍存在有效轉(zhuǎn)換效率低或顯 色性差等缺點，而轉(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體系，其發(fā)光穩(wěn)定性差，光 衰較大。而近年來業(yè)界圍繞高光效的LED熒光粉開展了許多有創(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粉的首次成功開發(fā)。氮化物作為基質(zhì)材料，其陰離子基團 含有高負電荷的Ν'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。
[0004] 而目前制備氮化物熒光粉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_2200°〇、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)明提出一種熒光粉制備方法及其所制成的熒光粉。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有氮化物熒光粉制備技術(shù)上的不足，提供一種熒光粉的制 備方法及其所制成的熒光粉。
[0006] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
[0007] -種熒光粉的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 1)將至少含有M3N2 (M為Ca，Sr和Ba中的至少一種元素）和Si3N4的原料混合均 勻，其中，M 3N2和Si3N4的摩爾比為0. 35-0. 45 ;
[0009] 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；
[0010] 3)將預(yù)燒產(chǎn)物經(jīng)過破碎、過篩、烘干處理后，再加入EuN，M3N2 (M為Ca，Sr和Ba中 的至少一種元素）以及A1N，并混合均勻；
[0011] 4)將混合好的物料在1200-1800°c下保溫?zé)Y(jié)3-20小時；
[0012] 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粉。
[0013] 上述熒光粉制備方法的步驟2)和4)中的燒結(jié)氣氛可以為N2。
[0014] 上述熒光粉制備方法的步驟2)和4)中的燒結(jié)氣氛可以為N2/H2混合氣，其中4體 積比例為〇. 5-5%。
[0015] 本發(fā)明所述熒光粉制備方法的步驟5)中得到的氮化物熒光粉的摩爾比組成為： M3N2:AlN:Si3N4:EuN=(0·8-l·2):3:(0·8-l·5):(0·003-0·5)，其中M元素為 Ca、Sr和Ba中的至少一種元素。
[0016] 上述熒光粉的掃描電鏡測試結(jié)果顯示，單個晶粒長度大于15 μ m的晶粒的分布面 積占全部晶粒分布面積的80%以上。
[0017] 優(yōu)選地，所述熒光粉制備方法得到的氮化物熒光粉的摩爾比組成為： M3N2 : AIN : Si3N4 : EuN=l.l : 3 : 1.25 : 0.024，其中]?元素為〇&、51'和8&中的至 少一種元素。
[0018] 更優(yōu)選地，所述熒光粉制備方法得到的氮化物熒光粉的摩爾比組成為： M3N2 : AIN : Si3N4 : EuN=l.l : 3 : 1.25 : 0.024，其中]?元素為〇3和51'中的一種或 兩種元素。
[0019] 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)。
[0020] 本發(fā)明所提供的熒光粉制備方法通過制備易成相的氮化物作為預(yù)燒產(chǎn)物有效地 緩和了苛刻的氮化物合成條件，實現(xiàn)在常壓條件下利用所合成的預(yù)燒產(chǎn)物制備光效高、熱 穩(wěn)定性強的氮化物。并且，以氮化物基質(zhì)結(jié)構(gòu)作為預(yù)燒產(chǎn)物所合成的氮化物的晶粒粒徑尺 寸大，從而顯著提高熒光粉的發(fā)光亮度。并且，該方法所制備的氮化物熒光粉具有結(jié)晶性 好，形貌規(guī)整以及亮度高等優(yōu)點，能夠很好的滿足白光LED的封裝應(yīng)用要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實施例3涉及的熒光粉的激發(fā)光譜。
[0022] 圖2為本發(fā)明實施例9涉及的熒光粉的SEM圖。

【具體實施方式】
[0023] 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。
[0024] 實施例1
[0025] 本實施例的氮化物熒光粉，其預(yù)燒產(chǎn)物制備方法為：按1.67mol Si3N4、0.67mol Ca3N2稱取原料并混合均勻，在氮氣氣氛下，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)物中按〇.998mol Ca3N2、 5. Omol Α1Ν、0· 005mol EuN稱取原料并混合均勻，在氮氣氣氛下，1500°C下保溫10小時之 后，將溫度降至l〇〇°C以下，取出后，進行研磨、洗滌、烘干及過篩等后處理，該熒光粉的色坐 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。
[0026] 實施例2
[0027] 本實施例的氮化物熒光粉，其預(yù)燒產(chǎn)物制備方法為：按1.67mol Si3N4、0. 67mol Ca3N2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l〇〇°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) 物中按〇· 998mol Ca3N2、5. 0molAlN、0. 005mol 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，該熒光粉的色坐標(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3
[0029] 本實施例的氮化物熒光粉，其預(yù)燒產(chǎn)物制備方法為：按1. 67molSi3N4、 0. 67molCa3N2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)物中按〇.992mol Ca3N2、5.0mol AlN、0.025mol 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。所得熒光粉的色坐標(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。所得熒光粉的激發(fā)光譜如圖1所示，由圖1可知該熒光粉對 325-500nm的光均存在較強的吸收，適用于紫外、近紫外及藍光LED。
[0030] 實施例4-5
[0031] 實施例4-5的熒光粉制備方法以及預(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粉的組分組成，如表1所示。將預(yù)燒產(chǎn)物與所需的EuN，Ca 3N2以及A1N 原料按化學(xué)計量比混合制備得到實施例4-5所述熒光粉。
[0032] 這些實施例的LED熒光粉產(chǎn)品的色坐標(biāo)及相對發(fā)光亮度等如表1所示。
[0033] 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)
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種熒光粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 將至少含有M3N2 (M為Ca，Sr和Ba中的至少一種元素）和Si3N4的原料混合均勻，其 中，M3N2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，再加入EuN，M3N2 (M為Ca，Sr和Ba中的至 少一種元素）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粉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光粉的制備方法，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所述熒光粉的制備方法，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H 2體積比例為0. 5-5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述熒光粉制備方法，其特征在于：所獲得的氮化物熒光粉的摩爾 比組成為：M3N2:AlN:Si 3N4:EuN=(0. 8-1. 2) :3: (0· 8-1. 5) : (0· 003-0. 5)，其中Μ元素為 Ca、Sr 和Ba中的至少一種元素。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述突光粉制備方法，其特征在于：所獲得的氮化物突光粉掃描電 鏡測試結(jié)果顯示，單個晶粒長度大于15 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所述熒光粉制備方法，其特征在于：所獲得的氮化物熒光粉的摩爾 比組成為：M3N2: AIN: Si3N4:EuN=l. 1:3:1. 25:0. 024,其中 Μ 元素為 Ca、Sr 和 Ba 中的至少一 種元素。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述熒光粉制備方法，其特征在于：所獲得的氮化物熒光粉的摩爾 比組成為：M3N2:AlN:Si 3N4:EuN=l. 1:3:1. 25:0. 024,其中Μ元素為Ca和Sr中的一種或兩種 元素。
【文檔編號】C09K11/80GK104046355SQ201310084071
【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, 劉元紅, 周小芳, 何華強, 陳觀通, 張書生, 莊衛(wèi)東 申請人:有研稀土新材料股份有限公司