二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷及其制备制造技术

本发明专利技术公开了二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷，其化学式为：(50

【技术实现步骤摘要】
二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷及其制备


[0001]本专利技术属于光致发光和固态照明材料
，具体涉及一种二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷及其制备。

技术介绍

[0002]玻璃陶瓷(glass
‑
ceramics)又称微晶玻璃、微晶陶瓷，由著名的玻璃化学家和专利技术家S.D.Stookey于20世纪50年代中期专利技术，是通过对某些特定组成的基础玻璃，在一定温度下进行受控核化、晶化而制得的一种含有玻璃体的多晶固相材料。玻璃陶瓷的性能主要是由主晶相来决定，主晶相可通过控制成核、晶化以及选择不同的母玻璃组分来实现。玻璃陶瓷兼具玻璃和陶瓷的特点，在热学、化学、生物学、光学以及电学性能方面优于金属及聚合物。
[0003]组成和显微结构是玻璃陶瓷成分设计的两个主要影响因素，主成分是成核的决定性因素，对于具有机械和光学性能的玻璃陶瓷来说，显微结构是更为关键的影响因素，与主成分和微晶相聚集情况有关，不同的热处理制度也会对显微结构产生重要影响。控制玻璃的析晶是形成玻璃陶瓷的前提条件.成核是控制结晶的决定性因素。母玻璃中晶体的形成通常经过两个阶段：
①
亚显微核形成阶段；
②
亚显微核生长阶段。以上两个阶段分别称为成核和晶体生长。成核受两方面因素影响：
①
选择化学组成适宜的母玻璃，通常添加一定的成核剂；
②
控制热处理制度，即加热温度及保温时间。
[0004]白光发光二极管(White light
‑<br/>emitting diodes,WLEDs)具有小型固体化，耐震动，瞬时启动和快响应(微秒量级)，节能且寿命长(万小时)，绿色高效等许多优点，有望作为一种节能、环保的绿色固态照明(Solid
‑
state lighting,SSL)技术，发展成为第四代新照明光源，被广泛应用于通用照明、背光源、指示器、汽车头灯等领域。
[0005]传统的白光LED的工作原理主要是将荧光粉通过封装材料，如环氧树脂，涂敷固化在蓝光LED或紫外LED芯片上，通过芯片+荧光粉型波长转换实现白光。然而由于环氧树脂的导热性能差，在使用过程中会出现热老化的问题，这严重影响了白光LED的寿命，也降低了白光LED的光效。
[0006]因此，为了解决上述问题，本文提出一种二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷及其制备。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术设计了一种二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷及其制备，本专利技术可以不需要使用环氧树脂等有机涂层进行对荧光体的封装，因此不需要考虑有机粘结剂在使用的过程中因为老化从而影响LED的发光性能。
[0008]为了达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷，其特征在于，化学式为：(50
‑
x)SiO2‑
xAl2O3‑
10Na2O
‑
10GdF3‑
30NaF
‑
1EuF3‑
yAl；x＝10～ 20，y＝0～10。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种Eu
2+
/Eu
3+
共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010]Step1：取原料SiO2、Al2O3、Na2CO3、GdF3、NaF、EuF3、Al粉末在玛瑙研钵中混合均匀，放入高温箱式炉中在1500℃～1600℃下保温45～60min，倒出在铜板上让玻璃液极冷、成型；
[0011]Step2：在400℃下退火10h，在500℃～800℃下保温2h 进行热处理，玻璃转变成玻璃陶瓷。
[0012]进一步的，所述Step1中SiO2、Al2O3、Na2CO3、GdF3、NaF、EuF3物质的量之比为50
‑
x：x：10：10：30：1；所述的Al粉含量为y mol％； x＝10～20，y＝0～10。
[0013]进一步的，所述高温箱式炉中保温温度为1550℃，保温时长为 45min。
[0014]进一步的，所述x＝15，y＝6。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]本专利技术通过在熔融、热处理过程，使部分Eu
2+
、Eu
3+
进入晶体、同时部分Eu
3+
被还原，从而实现发光增强、白光的合成，达到不需要环氧树脂进行封装，避免有机粘结剂老化影响LED的性能。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是实施例1成品的差热分析图(DTA)数据；
[0019]图2是实施例1成品玻璃在不同温度下热处理的X射线衍射 (XRD)、XRD精修数据以及晶体结构；
[0020]图3是实施例1成品640℃处理下玻璃陶瓷的扫描电子显微镜 (SEM)、投射电子显微镜(TEM)、选取电子衍射(SAED)图案；
[0021]图4是经过400℃退火后的实施例1成品玻璃以及各温度热处理后的玻璃陶瓷在393nm激发下归一化光致发光光谱以及CIE 1931 色坐标；
[0022]图5是经过640℃热处理后的玻璃陶瓷的SEM和阴极荧光光谱 (CL)；
[0023]图6是经过640℃热处理的玻璃陶瓷在405nm的激发波长下分别监控520～560nm和580～620nm的共聚激光扫描显微图像；
[0024]图7是经过640℃热处理的玻璃陶瓷在STEM下观测到的 Na5Gd9F
32
纳米晶形貌图以及元素映射图；
[0025]图8是热处理过程，Eu
2+
/Eu
3+
离子的迁移示意图；
[0026]图9是不同温度热处理后的玻璃/玻璃陶瓷在340nm下激发、监测462nm发射测得的荧光寿命；
[0027]图10则是640℃和680℃热处理后的在393nm激发下的变温光谱；
[0028]图11是玻璃陶瓷的LED封装实物图以及应用图；
[0029]图12是近紫外InGaN芯片、近紫外InGaN芯片与不同温度热处理的玻璃陶瓷封装后
的LED发光光谱；
[0030]图13是近紫外InGaN芯片、近紫外InGaN芯片及680℃热处理的玻璃陶瓷的变功率发光强度点线图和变功率发光光谱。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷，其特征在于，化学式为：(50
‑
x)SiO2‑
xAl2O3‑
10Na2O
‑
10GdF3‑
30NaF
‑
1EuF3‑
yAl；x＝10～20，y＝0～10。2.一种二价三价铕离子共存氟氧化物硅铝酸盐玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：取原料SiO2、Al2O3、Na2CO3、GdF3、NaF、EuF3、Al粉末在玛瑙研钵中混合均匀，放入高温箱式炉中在1500℃～1600℃下保温45～60min，倒出在铜板上让玻璃液极冷、成型；Step2：在400℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建备，陈家源，高源，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：