一种发光材料及包含其的发光器件制造技术

一种发光材料及包含其的发光器件，该发光材料包含无机化合物，所述无机化合物含有M元素、A元素、E元素和X元素，所述M元素选自Ca、Sr、Ba、La、Lu、Y、Sc、Gd中的至少一种，且M元素不能单独为Ca，A元素选自Hf、Zr、Ti、Ge、Si、Al、Ga、In中的至少一种，E元素选自O、N、F中的至少一种，且必包含有O，X元素选自Cr、Nd、Yb、Er、Ce、Eu中的至少一种，且必含Cr、Nd、Yb、Er中的一种，所述无机化合物具有钙钛矿型的晶体结构。该发光材料可被可见光光谱激发而产生近红外光发射，且具有较高的发光强度。具有较高的发光强度。具有较高的发光强度。

【技术实现步骤摘要】
一种发光材料及包含其的发光器件
[0001]本申请要求于2020年12月04日提交中国专利局、申请号为202011411729.X、专利技术名称为“一种发光材料及包含其的发光器件”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中


[0002]本专利技术涉及发光材料领域，具体而言，涉及一种发光材料、其制备方法及包含其的发光器件。

技术介绍

[0003]近年来，近红外光在标准光源、安防监控、生物识别、3D感测、食品/医疗检测等领域的应用成为国内外焦点。尤其是650nm～1050nm的宽谱覆盖了含氢基团(O
‑
H、N
‑
H、C
‑
H)振动的倍频与合频特征信息。通过扫描样品的近红外宽谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，可广泛用于食品检测领域。另外，700
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1600nm波段宽谱或者多谱可应用于医疗检测、标准光源、植物照明等领域，整个近红外LED领域具有巨大的市场应用前景。对于荧光转换型LED的近红外技术中，近红外发光材料是关键材料，其发光性能直接决定了荧光转换型LED的品质。目前，对于近红外发光材料的研究越来越广泛，目前公开报道的专利文献《Near infrared doped phosphors having an alkaline gallate matrix》(EP2480626A2)公开了成分为LiGaO2:0.001Cr
3+
，0.001Ni
2+
，在紫外光激发下可产生1000nm～1500nm之间的近红外发光，发光光谱范围偏窄,发光强度低。《稀土离子掺杂CaWO4荧光粉的近红外量子剪裁研究》(太原理工大学硕士论文，李云青，2015年)公开了一种化学成分为CaWO4:1％Yb
3+
的荧光粉，在紫外光的激发下，可产生900nm～1100nm的近红外发光，发光光谱范围偏窄且不能被蓝光激发同时发光强度偏低。《Ca3Sc2Si3O
12
:Ce
3+
，Nd
3+
近红外荧光粉的制备和发光性质》(硅酸盐学报，2010年第38卷第10期)中认为，在蓝光激发下，荧光粉Ca3Sc2Si3O
12
:Ce
3+
，Nd
3+
可产生800nm～1100nm之间的近红外发光，发光强度偏低。
[0004]专利文献(邵起越，丁浩，董岩，蒋建清，一种用于近红外LED的荧光粉材料及其制备方法，CN107573937A)公开了一种用于近红外LED的荧光粉材料，该材料的化学组成为MBO3:xCr；M为Sc、Al、Lu、Gd、Y中至少一种，该专利技术提供的荧光粉材料，在蓝光激发下可以发射峰值波长在750nm～800nm范围的近红外光。
[0005]专利文献(解荣军，曾华涛，周天亮，一种非化学计量比近红外发光材料及其制备方法，CN109810709A)公开了一种用于近红外LED的荧光粉材料，该材料在460nm的激发下可发射峰值波长在800nm～900nm的红外光，且发光强度比较低。
[0006]总而言之，从现有的公开专利或非专利文献中可以看出，缺乏峰值波长位于900nm以上的高强度宽谱近红外光和多光谱发射近红外发光材料，及利用其制成的近红外发光的器件。因此非常有必要研发一种能被多种光源/波段尤其是蓝光激发、具有较高发光强度的能产生宽谱或者多个光谱的近红外光发光的材料，且用该材料制作出一种的器件，应用于安防监控、生物识别、3D感测、食品/医疗检测等领域。

技术实现思路

[0007](一)专利技术目的
[0008]本专利技术要解决的问题即上述发光材料的不足，其目的之一是获得一种发光材料，该材料可被波长范围丰富的可见光激发而产生高效近红外光。进而，本专利技术的另外一个目的是提供一种使用本专利技术的发光材料，在可见光光源激发下获得近红外发光的器件。
[0009](二)技术方案
[0010]本专利技术的第一方面提供了一种发光材料，其包含无机化合物，所述无机化合物含有M元素、A元素、E元素和X元素，所述M元素选自Ca、Sr、Ba、La、Lu、Y、Sc、Gd中的至少一种，且M元素不能单独为Ca，A元素选自Hf、Zr、Ti、Ge、Si、Al、Ga、In中的至少一种，E元素选自O、N、F中的至少一种，且必包含O，X元素选自Cr、Nd、Yb、Er、Ce、Eu中的至少一种，且必含Cr、Nd、Yb、Er中的一种，所述无机化合物具有钙钛矿型的晶体结构。
[0011]作为优选，所述M元素选自Ca、Sr、Ba、La、Lu、Y、Sc、Gd中的一种或两种，A元素选自Hf、Zr、Ti、Ge、Si、Al、Ga、In中的一种或两种，E元素选自O、N、F中的一种或两种，X元素选自Cr、Nd、Yb、Er、Ce、Eu中的一种或两种，但对于含有三种元素或三种以上元素的情形，如M元素主要为Sr和Ga，同时也包含极少量Ba和/或Ca也在本专利技术保护范围之内。
[0012]作为优选，所述无机化合物由组成式M
a
A
b
E
d
X
x
表示，其中0.8≤a≤1.2，0.8≤b≤1.2，2.8≤d≤3.2，0.0001≤x≤0.4。该无机化合物与SrHfO3具有相同的钙钛矿型晶体结构，相对于其它结构具有更加多样化的结构和组成，可为发光离子提供灵活的局部配位环境，从而可获得优异的发光特性。
[0013]当化合物M
a
A
b
E
d
X
x
中满足0.8≤a≤1.2，0.8≤b≤1.2，2.8≤d≤3.2时更容易获得纯相；x为发光作用离子的掺杂浓度，当0.0001≤x≤0.4时可有效避免浓度淬灭，确保材料的发光效率。
[0014]特别强调的是，因本专利技术无机化合物的成分复杂，各掺杂组分导致化合物的晶体结构与SrHfO3晶体结构稍有差异，形成CaHfO3或BaHfO3钙钛矿型晶体结构，或处于它们之间演变性钙钛矿型晶体结构，均视为本专利技术保护范围。可选地，a的下限选自0.8、0.98、0.99或1.0，a的上限选自0.98、0.99、1.0或1.2；b的下限选自0.8、0.99或1，b的上限选自0.99、1或1.2；d的下限选自2.8、2.97、3.005或3.01，d的上限选自2.97、3.005、3.01或3.2；x的下限选自0.0001、0.01或0.02，x的上限选自0.01、0.02或0.4。
[0015]作为优选，A元素由A1和A2两种元素组成，其中，A1元素选自Hf、Zr、Ti、Ge、Si中的一种，A2元素选自Al、Ga、In中的一种，A2元素与A元素的摩尔比为e，0.005％≤e≤10％。
[0016]可选地，e的下限选自0.005％或5％，e的上限选自5％或10％。
[0017]适当的Al、Ga、In元素在A元素中的掺杂，能够引起局部微观局域畸变，改变晶体场强度，使光谱短波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光材料，其包含无机化合物，所述无机化合物含有M元素、A元素、E元素和X元素，其特征在于，所述M元素选自Ca、Sr、Ba、La、Lu、Y、Sc、Gd中的至少一种，且M元素不能单独为Ca，A元素选自Hf、Zr、Ti、Ge、Si、Al、Ga、In中的至少一种，E元素选自O、N、F中的至少一种，且必包含O，X元素选自Cr、Nd、Yb、Er、Ce、Eu中的至少一种，且必含Cr、Nd、Yb、Er中的一种，所述无机化合物具有钙钛矿型的晶体结构。2.根据权利要求1所述发光材料，其特征在于，所述无机化合物由组成式M
a
A
b
E
d
X
x
表示，其中0.8≤a≤1.2，0.8≤b≤1.2，2.8≤d≤3.2，0.0001≤x≤0.4，且所述无机化合物具有与SrHfO3相同的钙钛矿型晶体结构。3.根据权利要求2所述发光材料，其特征在于，A元素由A1和A2两种元素组成，其中，A1元素选自Hf、Zr、Ti、Ge、Si中的一种，A2元素选自Al、Ga、In中的一种，A2元素与A元素的摩尔比为e，0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣辉，孙志聪，刘元红，陈晓霞，高彤宇，马小乐，薛原，
申请(专利权)人：河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：