本发明专利技术公开了用于白光LED的一种Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体及其生长方法。特点是在Na5Lu9F32单晶体中同时掺入Eu3+、Dy3+、Gd3+，在紫外光272nm的激发下，通过Gd3+离子的吸收，把能量有效传给Eu3+与Dy3+，从而实现高效的白光发射。采用加热温场上移法生长该单晶体具有设备简单、实用性强等特点，该技术可克服由于机械传动对晶体所带来的色带、生长条纹等缺陷，有利于获得优质单晶体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多种稀土离子掺杂的氟化物单晶体，具体涉及一种Eu3+/Dy3+/Gd3+稀土离子三掺杂Na5Lu9F32单晶体及其生长方法。
技术介绍
LED(Light-emittingdiode)是一种将电能转换成光能的新半导体固体光源。由于其节能、环保、长寿命、低压安全、小型化以及不易损耗等特性，成为第四代新照明光源，实现正真的节能与绿色照明。目前多数LED照明器件是通过发蓝光的LED芯片(主要为InGaN)与黄色荧光粉(Ce3+:YAG)封装在一起，由芯片发出的蓝光与蓝光激发荧光粉所产生的黄光混合成白光发射，但有如下的缺陷：(1)白光色温偏高，显色指数偏低；(2)白光容易失真和漂移，产生稍蓝或稍黄的白光；(3)涂抹的荧光粉体由于颗粒度不均匀性对白光产生不利的影响；(4)用于封装的有机环氧树脂在光的辐照下容易老化；(5)成本较高等。专利申请号为200810040220.1的专利技术专利申请，尝试用稀土掺杂的发光玻璃来替代荧光粉，在用对人眼不敏感的紫外光激发下，在一块玻璃材料中同时发射出多色光，混合后来实现白光的发射，试图克服上述传统LED发光的缺陷。但发光玻璃存在物化、热学、抗光辐照、稀土离子发光性能差等主要缺点，这些成为制约其大规模实际应用的最大瓶颈。由于Na5Lu9F32氟化物单晶体作为基质具有较低声子能量(440cm-1)、掺杂于该晶体中稀土离子发光效率高、物化性能稳定、光学性能良好以及对稀土离子溶解性高等特性，以及对于光漂白、闪烁、和光化学降解的较强抵抗能力，是一种理想的功能单晶体。稀土镝离子(Dy3+)在紫外光的激发下，能产生蓝色479nm(4F9/2→6H15/2)与黄色571nm(4F9/2→6H13/2)发射，Eu3+离子的5D0→7FJ(J＝0，1，2，3，4，5，6)的能级跃迁可产生560～700nm波段的红色发光，因此Dy3+与Eu3+共掺杂Na5Lu9F32单晶体所发射的蓝光、黄光与红光强度比例合适时，能混合发射出白光。由于Dy3+与Eu3+在紫外波段没有共同的较强吸收带，因此Dy3+与Eu3+共掺杂Na5Lu9F32单晶体不太合适采用对人眼不敏感的紫外光作为激发源。稀土元素Gd3+在紫外存在中心峰位～272nm(S→I跃起)强的吸收，处于Gd3+激发态上的电子能把能量转移给其它稀土离子，如Dy3+与Eu3+，从而通过在Dy3+/Eu3+中掺入Gd3+离子，在272nm紫外光的激发下，通过Gd3+离子可获得有效的能量转移与紫外激发，并实现具有理想色指数的白光输出。因此以Na5Lu9F32单晶体为基质的掺杂Eu3+/Dy3+/Gd3+稀土离子的材料可实现高效的白光发射。Na5Lu9F32通常由粉体与单晶体两种形态存在。过去的文献曾经报道过稀土离子掺杂Na5Lu9F32纳米纳米晶材料的制备与光学性能(见R.E.Thoma，etal.，″Thesodiumfluoride-lanthnidetrifluoridesyetem″，InorganicChemistry，5(7)，(1966)：1222-1229；I.M.Shmytko，etal.，″FinestructureofNa5Lu9F32Nanocrystallitesformedattheinitialstageofcrystallization″，PhysicsoftheSolidState，51(9)，(2009)：1907-1911；ShiliGai，etal.，″Facilesynthesisandup-conversionpropertiesofmonodisperserareearthfluoridenanocrystals″，DaltonTrans.，41，(2012)：11716-11724.)，由于纳米粉体材料对光存在严重的散射，限制了粉体材料的应用；同时纳米粉体材料由于较高的表面活性，容易团聚与反应，性能很不稳定；再者，由于大多纳米粉体的制备在晶体的熔融温度以下，因此稀土离子通常容易吸附在纳米粉体的表面，很难进入到晶体的格位中。纳米粉体的这些特性，使得其应用范围大幅度受到影响。单晶体的整体发光效应以及高度透明性，在白光发射等特定领域中的应用优势是多晶粉体材料所无法比拟的，但是单晶体生长历来是一类极其有难度与不易突破的技术。对于Na5Lu9F32，还没有能生产出较大块体尺寸的稀土离子掺杂Na5Lu9F32单晶体。单晶体的生长技术主要由提拉法与坩埚下降法。提拉法是将原料放入铱金坩埚中熔化成熔体，在适当温度下让籽晶接触熔体表面，然后缓慢向上提拉生长晶体。其设备比较昂贵，技术要求高。由于坩埚是开口的，对于生长具有高腐蚀与侵蚀性的氟化物单晶体时，其不锈钢设备受到严重的损害，使用寿命大幅度降低，同时在炉膛内还需要复杂的气体保护装置，因此不适合生长氟化物单晶体。坩埚下降法是在温场保持稳定的情况下，通过机械传动设备缓慢下降坩埚，使得生长的熔体从高温区逐步进入到结晶温度以下的低温区域进行晶体生长，改进的坩埚下降法可完全密封白金坩埚，从而可隔绝空气和水汽，阻止了高温下挥发的氟化物气体对设备的腐蚀。但由于坩埚与生长原料处于机械传动状态，在晶体生长过程中，机械传动会导致晶体内产生大量的色带、生长条纹，这将严重影响晶体的质量，不利于优质氟化物单晶体的规模生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有高效的紫外吸收性能以及能同时高效率发射出蓝光、黄绿光与红光，并能混合成白光的Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体及其生长方法。该单晶体具有优秀的抗光辐照性能、机械性能、热学性能、物化性能及光学透过性能；生长方法具有设备容易操作、生长品质高特点。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方法为：一种Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体，该Na5Lu9F32单晶体是一种稀土离子Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂的单晶体，分子式为Na5Lu(9-α-β-γ)EuαDyβGdγF32，其中0.18≤α≤0.225，0.072≤β≤0.2025，0.36≤γ≤0.5625。该Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体在272nm紫外光激发下，Eu3+、Dy3+与Gd3+的摩尔比在1∶0.4～0.9∶2～2.5时，色坐标x与y都接近0.3，混合发射白光的效果最佳。一种Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体的生长方法，包括下列具体步骤：原料的配料：(1)、按40mol％NaF、52.14～54.72mol％LuF3、1.9～2.3mol％EuF3、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体，其特征在于该Na5Lu9F32单晶体是一种稀土离子Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂的单晶体，分子式为Na5Lu(9‑α‑β‑γ)EuαDyβGdγF32，其中0.18≤α≤0.225，0.072≤β≤0.2025，0.36≤γ≤0.5625，所述α、β与γ的比例为1∶0.4～0.9∶2～2.5。
【技术特征摘要】
1.一种Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体，其特征在于该Na5Lu9F32单晶体是一种
稀土离子Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂的单晶体，分子式为Na5Lu(9-α-β-γ)EuαDyβGdγF32，其中0.18≤α≤
0.225，0.072≤β≤0.2025，0.36≤γ≤0.5625，所述α、β与γ的比例为1∶0.4～0.9∶2～2.5。
2.权利要求1所述的一种Eu3+/Dy3+/Gd3+三掺杂Na5Lu9F32单晶体的生长方法，其特征
在于包括下列具体步骤：
(1)、按40mol％NaF、52.14～54.72mol％LuF3、1.9～2.3mol％EuF3、0.58～1.46mol％DyF3、
2.8～4.1mol％GdF3的摩尔百分比浓度的组分组成，分别称取相应重量的NaF、LuF3、EuF3、
DyF3和GdF3，混合后置于碾磨器中，碾磨混合5～6小时，得到均匀的粉末；
(2)、将上述混合料置于舟形铂金坩锅中，再安装...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛启国，夏海平，何仕楠，汤庆阳，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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