一种白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉及其制备方法，其化学组成通式表示为：CaY

【技术实现步骤摘要】
一种白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉及其制备方法
本专利技术涉及稀土发光材料
，主要涉及一种稀土Tb3+离子掺杂锗酸盐绿色荧光材料及其制备方法。
技术介绍
发光二极管LED(Light-EmittingDiode)由于其具有发光效率高、寿命长、节能环保的优点，被视为一种新型的半导体照明光源，已广泛应用于室内外照明、指示灯、信号灯等领域当中。在显示领域LED也得到了广泛的使用，包括广告灯箱、显示屏等。LED实现发光的方式主要是用近紫外芯片所发射的光线作为激发光，使荧光粉产生受激发射而发光。目前制备白光LED最为成熟的技术方案是采用蓝光LED芯片与YAG黄光荧光粉共同封装，已作为商业化的白光LED广泛使用。另一种得到白光的方式是采用近紫外光芯片激发红、绿、蓝三种颜色发光材料，其发射覆盖整个可见光区，白光显色性更好，可实现低色温的白光发射。荧光粉的结构与性能对LED灯具发挥着重要的作用，需要开发不同发光颜色、发光效率高、热猝灭效应小等性能的荧光粉来满足灯具的需要。作为紫外-近紫外LED芯片激发红、绿、蓝色荧光粉，由于绿色荧光粉发光效率相对于其他两种颜色的荧光粉来说发光效率比较低，所以会影响到整个LED的光通量。Tb3+作为一种良好的绿色荧光粉激活剂，具有很大的潜力。因此，为了拓宽白光LED的应用、促进LED产业的发展，研制近紫外芯片激发的发光性能好且化学稳定性好的铽离子掺杂绿色荧光粉具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以锗酸盐为基质的铽离子掺杂绿色荧光材料，在近紫外光的激发下，可发射出发光主峰在543nm的绿色荧光，该荧光粉发光强度高，化学性质稳定。本专利技术的另一目的在于提供上述铽离子掺杂的绿色荧光材料的制备方法。该荧光粉利用铽离子作为激活剂，采用高温固相法，在温和条件及空气气氛下，直接合成新型的铽离子掺杂的绿色荧光粉。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉，其化学组成通式表示为：CaY2-x-yLnyGe4O12:xTb3+，其中，Ln为Sc、Gd、Lu和La中的一种或多种，x、y分别为掺杂离子摩尔比系数，取值范围为：0.01≤x≤2.00，0≤y≤2.00。上述白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：按照化学组成准确称取原料，置于研钵中加入乙醇，充分研磨至混合均匀，在烘箱中将混合原料烘干后，转入坩埚并放入马弗炉中，然后梯度升温，再在空气气氛中进行烧结，后冷却至室温，将产物研磨即得产品。作为优选的，在上述的制备方法中，所述原料为：稀土氧化物、稀土碳酸盐、稀土硝酸盐、稀土草酸盐中的一种或多种的混合物；碱土金属碳酸盐、碱土金属碳酸氢盐、碱土金属磷酸盐的一种或多种的混合物；二氧化锗。作为优选的，在上述的制备方法中，所述研磨时间为20~40min；烘箱温度为100℃；马弗炉的升温速率为5~10℃/min，烧结温度为1200~1300℃，烧结时间为3~20h。与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：本专利技术以锗酸盐为基质，以Tb3+离子为激活离子，通过高温固相法制备得到以锗酸盐为基质的铽离子掺杂的绿色荧光粉。该绿色荧光粉的激发光谱覆盖300~400nm波段，几个主要激发峰在312nm、340nm、351nm、369nm和377nm附近，其发射光谱覆盖450~650nm范围，主峰在487nm、543nm、583nm和618nm附近，能够在近紫外或蓝光激发下发出绿光，发光强度高，化学性质稳定，发光效率高，适合白光LED使用。而且该绿色荧光粉制造方法工艺简单、原料廉价易得、易于工业化生产，因此可作为一种新型的绿色荧光粉，不仅可以应用于近紫外光激发三基色白光LED荧光粉，还可以应用于各种显示装置中。附图说明图1为实施例1所制备的锗酸盐基质以及新型Tb3+掺杂绿色荧光粉的X-射线粉末衍射图谱。图2为实施例2所制备的Tb3+掺杂绿色荧光粉的荧光发射图谱。具体实施方式实施例1将碳酸钙（CaCO3）、氧化钇（Y2O3）、二氧化锗（GeO2）和氧化铽（Tb4O7）作为原料，按照元素物质的量之比Ca:Y:Ge:Tb=1:1.8:4:0.2，准确称取上述原料，置于玛瑙研钵中加入适量乙醇，充分研磨均匀放入烘箱中烘干，烘干后倒入刚玉坩埚，再将刚玉坩埚放入高温炉中，在1250℃进行烧结，保温时间为10h。结束后待其自然冷却至室温，研磨均匀后得到白色粉末样品，其化学组成为CaY1.8Ge4O12:0.2Tb3+。其激发带较宽，样品能被300~400nm的激发光有效激发，且发射光覆盖450~650nm的范围，主发射波长位于543nm，绿光发射发光强度较高，且化学性质稳定，对环境无危害。图1为本专利技术实施例1制备的绿色荧光粉及锗酸盐基质的XRD衍射图谱与标准卡片衍射峰，其中实施例1样品的X-射线粉末衍射结果如图1中CYGO:10%Tb3+的谱线所示，可以看出，本专利技术实施例1制备的绿色荧光粉为CaY2Ge4O12晶相，所有衍射峰与CaY2Ge4O12标准卡片（ICSD#172613）中的峰一致。实施例2将碳酸钙（CaCO3）、氧化钇（Y2O3）、二氧化锗（GeO2）和氧化铽（Tb4O7）作为原料，按照元素物质的量之比Ca:Y:Ge:Tb=1:1.0:4:1.0，准确称取上述原料，置于玛瑙研钵中加入适量乙醇，充分研磨均匀放入烘箱中烘干，烘干后倒入刚玉坩埚，再将刚玉坩埚放入高温炉中，在1250℃进行烧结，保温时间为10h。结束后待其自然冷却至室温，研磨均匀后得到白色粉末样品，其化学组成为CaY1.0Ge4O12:1.0Tb3+。其激发带较宽，样品能被300~400nm的激发光有效激发，且发射光覆盖450~650nm的范围，主发射波长位于543nm，绿光发射发光强度较高，且化学性质稳定，对环境无危害。图2为本专利技术实施例2制备的绿色荧光粉在377nm激发光激发下的荧光发射光谱图。从图2可以看出，本专利技术实施例2制备的绿色荧光粉的主发射波长位于543nm，且发射峰高，表现出较强的绿光发射，因此可作为一种可被近紫外光有效激发的新型绿光LED荧光粉。实施例3将碳酸钙（CaCO3）、二氧化锗（GeO2）和氧化铽（Tb4O7）作为原料，按照元素物质的量之比Ca:Ge:Tb=1:4:2.0，准确称取上述原料，置于玛瑙研钵中加入适量乙醇，充分研磨均匀放入烘箱中烘干，烘干后倒入刚玉坩埚，再将刚玉坩埚放入高温炉中，在1250℃进行烧结，保温时间为10h。结束后待其自然冷却至室温，研磨均匀后得到白色粉末样品，其化学组成为CaTb2Ge4O12。其激发带较宽，样品能被300~400nm的激发光有效激发，且发射光覆盖450~650nm的范围，主发射波长位于543nm，绿光发射发光强度较高，且化学性质稳定，对环境无危害。实施例4将碳酸钙（CaCO3）、氧化钆（Gd2O3）、二氧化锗（GeO2）和氧化铽（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉，其化学组成通式表示为：CaY

【技术特征摘要】
1.一种白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉，其化学组成通式表示为：CaY2-x-yLnyGe4O12:xTb3+，其中，Ln为Sc、Gd、Lu和La中的一种或多种，x、y分别为掺杂离子摩尔比系数，取值范围为：0.01≤x≤2.00，0≤y≤2.00。


2.权利要求1所述白光LED用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：按照化学组成准确称取原料，置于研钵中加入乙醇，充分研磨至混合均匀，在烘箱中将混合原料烘干后，转入坩埚并放入马弗炉中，然后梯度升温，再在...

【专利技术属性】
技术研发人员：石建新，梁琼云，李俊豪，吴明娒，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44