一种红色发光材料及其制备方法与其在白光LED器件中的应用技术

本发明专利技术提供了一种红色发光材料及其制备方法与其在白光LED器件中的应用，属于发光与照明技术领域。具有如下通式：M3‑x‑y‑zRE(PO4)3：xEu

【技术实现步骤摘要】
一种红色发光材料及其制备方法与其在白光LED器件中的应用
本专利技术涉及发光与照明
，尤其涉及一种红色发光材料及其制备方法与其在白光LED器件中的应用。
技术介绍
稀土发光材料是未来新一代照明与显示技术发展不可或缺的关键材料。在照明领域，基于稀土发光材料转化的白光发光二极管(白光LED)技术已引起世界各国的广泛关注，例如，目前商用的白光LED是以蓝光LED芯片激发黄色荧光粉产生白光，但由于光谱中缺少红光成分，白光LED的显色性不高，难以满足低色温室内照明的要求。紫外光LED转换红、蓝、绿三色发光材料的白光技术正迅猛发展，为了使该技术达到商品实用化要求，特别对红色发光材料的发光效率、稳定性加以改进和提高。目前商用红色发光材料主要有以下四种：(1)Eu3+激活的红色荧光粉：非专利书籍1(《LuminescenceMaterials》，1994年，第25-26页)报道，Eu3+红光发射属于宇称禁阻跃迁，该类发光材料在紫外光激发下的发光效率普遍偏低。(2)Eu2+激活的氮化物或氮氧化物红色发光材料，在紫外光激发下具有较高的发光效率和热稳定性，非专利文献2(《ChemistryofMaterials》，2006年，18卷，第5578页)报道，该类材料需要在高温(大于1500摄氏度)、高压(约5个大气压)和厌氧环境下制备获得，制备条件较为苛刻，成本相对较高。(3)Mn4+激活的氟化物红色荧光粉具有色纯度高，热稳定性好等优势，非专利文献3(《ECSJournalofSolidStateScienceandTechnology》，2016年，5(1)卷，第R3040-R3048页)报道，该类红色发光材料在合成过程中使用具有毒性的氟化物为原材料，合成产物仍有一定的毒性，对环境造成一定的危害。(4)Mn2+激活的红色荧光粉：该类发光材料主要基于能量传递方式(例如Eu2+与Mn2+能量传递)，获得高效Mn2+红光发射，该类红色发光材料的种类和数量相对较多。非专利文献4(《AppliedPhysicsLetters》，2008年，92卷，第081104页)报道，由于Eu2+与Mn2+的激发态能级寿命不匹配，导致Eu2+→Mn2+能量传递效率不高，致使Mn2+的红色发光效率偏低。因此，如何提高Eu2+与Mn2+的能量传递效率，获得高光效的Mn2+激活的红色发光材料是该类发光材料面临的巨大挑战。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种红色发光材料及其制备方法与其在白光LED器件中的应用，本专利技术提供的红色发光材料能量传递较高、色纯度高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种红色发光材料，具有如下通式：M3-x-y-zRE(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+；其中，M为Sr、Ca、Mg和Ba中的至少一种；RE为稀土元素La、Y、Sc和Lu中的至少一种；0<x≤0.05，0<y≤1，0<z≤1。优选地，所述红色发光材料的通式为：Sr3-x-y-zLa(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Mg3-x-y-zLa(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Ba3-x-y-zY(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Ca3-x-y-zLu(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+。优选地，所述红色发光材料的激发波长为365nm。本专利技术还提供了上述技术方案所述红色发光材料的制备方法，包括以下步骤：将原料研磨后，在还原气氛下，于1000～1600℃烧结3～6h，得到所述红色发光材料。优选地，所述原料包括M元素的碳酸盐、氧化物，稀土金属的氧化物，NH4H2PO4，铕的氟化物或氧化物，铽的氧化物，锰的氧化物或碳酸盐。优选地，所述还原气氛包括H2/N2气氛或者CO气氛。优选地，所述H2/N2气氛中H2的体积含量为10～15％。本专利技术还提供了上述技术方案所述红色方法材料或上述技术方案所述制备方法得到的红色发光材料在白光LED器件中的应用。本专利技术还提供了一种白光LED器件，包括所述红色发光材料。本专利技术提供了一种红色发光材料，具有如下通式：M3-x-y-zRE(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+；其中，M为Sr、Ca、Mg和Ba中的至少一种；RE为稀土元素La、Y、Sc和Lu中的至少一种；0<x≤0.05，0<y≤1，0<z≤1。本专利技术在磷酸盐基质材料中掺杂Eu2+、Tb3+和Mn2+三种发光中心，形成双敏化剂Eu2+和Tb3+多通道(Eu2+→Mn2+，Tb3+→Mn2+，Eu2+→Tb3+→Mn2+)，共增强Mn2+发光，克服传统Eu2+→Mn2+单通道，能量传递效率偏低的问题。实施例的数据表明，本专利技术提供的红色发光材料的能量传递效率大于95％；该能量传递效率高于已报道的同类型红色发光材料的研究结果：例如：非专利文献1(《NewJournalofChemistry》，2012年，36卷，第168-172页)报道，用Eu2+→Mn2+能量传递效率是54.6，非专利文献2(《DaltonTransactions》，2013年，第42卷，第5649-5654页)报道了，通过Eu2+→Mn2+能量传递，获得了能量传递效率约为60％的Mn2+激活的红色发光材料。此外，与非专利文献1和非专利文献2比较，本专利技术提供的红色发光材料的发光光谱中，Eu2+和Tb3+的发光强度都非常低，色纯度高。本专利技术提供的红色发光材料的制备方法工艺简单，原料来源低廉，无污染。附图说明图1为实施例1～6制备的红色发光材料与Sr3La(PO4)3标准PDF卡片的XRD对比谱图；图2为实施例1制备的红色发光材料在365nm光激发下的光致发光光谱；图3为实施例2制备的红色发光材料在365nm光激发下的光致发光光谱；图4为实施例6制备的红色发光材料在365nm光激发下的光致发光光谱；图5为实施例6制备的红色发光材料分别在622nm、545nm和450nm光激发下所得的激发光谱；图6为实施例1、2、6及对比例1和2所得发光材料的荧光谱图；图7为紫外光LED结合商用蓝色荧光粉、商用绿色荧光粉和实施例6红色发光材料所制备的白光LED器件的电致发光光谱。具体实施方式本专利技术提供了一种红色发光材料，具有如下通式：M3-x-y-zRE(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+；其中，M为Sr、Ca、Mg和Ba中的至少一种；RE为稀土元素La、Y、Sc和Lu中的至少一种；0<x≤0.05，0<y≤1，0<z≤1。在本专利技术中，所述红色发光材料的激发波长优选为365nm，进一步优选为405nm。在本专利技术中，所述红色发光材料的通式优选为：Sr3-x-y-zLa(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Mg3-x-y-zLa(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Ba3-x-y-zY(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Ca3-x-y-zLu(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+。在本专利技术的实施例中，所述红色发光材料的化学式优选为Sr2.75La(PO4)3：0.05Eu2+，0.1Tb3+，0.1Mn2+；Sr2.55本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红色发光材料，其特征在于，具有如下通式：M3‑x‑y‑zRE(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+；其中，M为Sr、Ca、Mg和Ba中的至少一种；RE为稀土元素La、Y、Sc和Lu中的至少一种；0

【技术特征摘要】
1.一种红色发光材料，其特征在于，具有如下通式：M3-x-y-zRE(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+；其中，M为Sr、Ca、Mg和Ba中的至少一种；RE为稀土元素La、Y、Sc和Lu中的至少一种；0<x≤0.05，0<y≤1，0<z≤1。2.根据权利要求1所述的红色发光材料，其特征在于，所述红色发光材料的通式为：Sr3-x-y-zLa(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Mg3-x-y-zLa(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Ba3-x-y-zY(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+、Ca3-x-y-zLu(PO4)3：xEu2+，yTb3+，zMn2+。3.根据权利要求1或2所述的红色发光材料，其特征在于，所述红色发光材料的激发波长为365nm。4.权利要求1～3任...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴鹏鹏，孙志毅，马瑞，
申请(专利权)人：新疆师范大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65