一种Cr制造技术

本发明专利技术涉及一种Cr

【技术实现步骤摘要】
一种Cr
3+
/Ni
2+
共掺杂的宽带近红外荧光粉及其制备方法与转换型LED发光装置


[0001]本专利技术属于发光材料
，具体涉及一种Cr
3+
/Ni
2+
共掺杂的宽带近红外荧光粉及其制备方法与转换型LED发光装置。

技术介绍

[0002]具有快速、非损伤检测特点的近红外(NIR)光谱技术与成像技术在食品安全问题、健康饮食问题、癌症早期诊断等领域获得了广泛关注。现阶段，微型 NIR发光二极管(LED)芯片已允许其集成在手机等可穿戴设备中，借助NIR 光谱和成像技术，可实现心率血压监测或生物特征识别。然而，宽带NIR发光材料的研发仍处于起步阶段，目前，该领域面临的主要技术瓶颈之一就是缺乏具有高效、宽谱带、小型化、快速响应特点的NIR光源及相应的光转换材料。
[0003]在实际应用中，NIR光源的选择取决于光源的发射光谱、效率、稳定性、体积和成本等因素。当前，在近红外区域具有宽带发射的常见光源主要有热诱导发光光源(如钨灯、氙灯)和近红外发光二极管(NIR
‑
LED)等。前者存在效率低、体积大、寿命短等弊端；后者虽然具有高效率、便宜、紧凑等特点，但是其热稳定性差，并且发射带宽极窄。因此，如何实现具有宽带近红外发射特性的LED 光源是一个技术难点。
[0004]为解决以上问题，宽带NIR荧光粉转换的LED(pc
‑
LED)逐渐在众多技术方案中脱颖而出。其保持了LED原有的材质稳定、简易、体积小和经济等优势，有望应用于可穿戴/可植入器件、食品安全和医疗探测等科技领域。通常，NIR 光源的发射谱带越宽，则NIR光谱及成像技术能够探测和分析的物质种类越多，因此，宽带NIR(1000
‑
1700nm)荧光粉具有广泛的应用前景。
[0005]近年来，掺杂Cr
3+
是开发宽带NIR无机发光材料的主要设计策略。例如 Gd3Sc2Ga3O
12
:Cr
3+
荧光粉通过Cr
3+
蓝光吸收转换蓝光LED芯片的发光获得宽带 NIR发光。目前，Cr
3+
激活的宽带近红外发光材料转化效率低、覆盖频谱范围窄 (700
‑
1100nm)，实际应用潜力有限。其发射谱带与InGaAs近红外探测器范围 (900
‑
1700nm)相比，还有很大扩展空间。为获得宽带NIR发射，研究者对其它过渡金属离子如Ti
3+
、Co
2+
和Ni
2+
等进行了广泛研究。例如，Ni
2+
在ATiO3:Ni
2+ (A＝Sr,Ca,Mg,Ba)和氟硅酸盐玻璃体系中表现出超宽带发射，发射位于1000
‑ꢀ
2000nm光谱范围内，但因量子效率低、蓝光吸收弱等特征阻碍了其进一步研究。如何在兼顾效率的基础上覆盖更宽的发射范围，有待继续研究。
[0006]因此，研发适合蓝光激发的宽带近红外荧光粉及相应的宽带近红外光源装置，是近红外光谱技术及其应用所面临的重要课题，对于近红外光源及光谱技术的发展具有重要的研究意义和应用价值。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中适合蓝光激发的宽带近红外荧光粉的匮乏，提
供一种Cr
3+
/Ni
2+
共掺杂的宽带近红外荧光粉。本专利技术提供的宽带近红外荧光粉化学性能稳定，能够被近紫外、蓝光或红光有效激发，有望在近红外光源及光谱
产生巨大的推动力。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供上述宽带近红外荧光粉的制备方法。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种转换型LED发光装置。
[0010]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种Cr
3+
/Ni
2+
共掺杂的宽带近红外荧光粉，所述宽带近红外荧光粉的化学组成Mg1‑
x
‑
y
Ni
x
Cr
y
O，其中，0<x≤0.03，0<y≤0.03。
[0012]研究表明，基质的属性，及掺杂元素的协同作用对荧光粉的性能均有较大的影响。本专利技术提供的宽带近红外荧光粉，以MgO为基质，掺杂离子Ni
2+
为激活离子，共掺杂Cr
3+
优化荧光性能；得到的宽带近红外荧光材料能够被近紫外、蓝光或红光有效激发，产生位于1335nm的荧光发射，内量子效率大于80％。
[0013]优选地，0.005≤x≤0.03；0.005≤y≤0.03。
[0014]更为优选地，0.005≤x≤0.01；0.005≤y≤0.01。
[0015]研究表明，Cr
3+
和Ni
2+
的掺杂量对两者的协同作用有一定的影响，当其控制在上述范围时，460nm蓝光激发峰和相应1335nm近红外光发射峰的强度进一步增强，且当x＝0.005、y＝0.005时达到最优值。
[0016]上述宽带近红外荧光粉的制备方法，包括如下步骤：
[0017]S1：将Mg源、Cr源、Ni源混合均匀得混合物；
[0018]S2：将混合物进行高温煅烧处理，研磨即得所述宽带近红外荧光粉。
[0019]本专利技术提供的制备方法简单、易于操作、设备成本低且无污染，适合普遍推广使用。
[0020]本领域常规的Mg源、Cr源、Ni源均可用于本专利技术中。
[0021]优选地，所述Mg源为Mg的单质、氧化物、氯化物、硫化物或盐(例如碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐或硝酸盐)中的至少一种。例如MgO、MgCO3等。
[0022]优选地，所述Cr源为Cr的单质、氧化物、氯化物、硫化物或盐(例如碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐或硝酸盐)中的至少一种。例如Cr2O3、Cr(NO3)3等。
[0023]优选地，Ni源为Ni的单质、氧化物、氢氧化物、硫化物或盐(例如碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐或硝酸盐)中的至少一种。例如NiO、Ni(OH)2等。
[0024]优选地，S1中混合的过程为：在溶剂(例如乙醇、水、甲醇等)中进行研磨至溶剂挥发。
[0025]优选地，S2中高温煅烧的温度为1000～1600℃，时间为2～20h。
[0026]优选地，S2中高温煅烧在Air(空气)气氛或N2气氛下进行，优选为Air 气氛。
[0027]优选地，S2中研磨的时间为5min～2h，进一步优选为15～30min。
[0028]本专利技术还请求保护一种转换型LED发光装置，包括封装基板、LED芯片和设于LED芯片表面的上述宽带近红外荧光粉。
[0029]优选地，所述宽带近红外荧光粉涂覆于LED芯片表面。
[0030]优选地，所述LED芯片设于封装基板上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cr
3+
/Ni
2+
共掺杂的宽带近红外荧光粉，其特征在于，所述宽带近红外荧光粉的化学组成为Mg1‑
x
‑
y
Ni
x
Cr
y
O，其中，0<x≤0.03，0<y≤0.03。2.根据权利要求1所述宽带近红外荧光粉，其特征在于，0.005≤x≤0.03；0.005≤y≤0.03。3.根据权利要求1所述宽带近红外荧光粉，其特征在于，0.005≤x≤0.01；0.005≤x≤0.01。4.权利要求1～3任一所述宽带近红外荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将Mg源、Cr源、Ni源混合均匀得混合物；S2：将混合物进行高温煅烧处理，研磨即得所述宽带近红外荧光粉。5.根据权利要求4所述宽带近红外荧光粉的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，刘伯梅，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：