【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光功能晶体，尤其是涉及一种强蓝光吸收的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体及其制备。
技术介绍
1、固态照明(ssl)，尤其是基于发光二极管(led)的固态照明，逐渐成为照明应用中的主导技术。固态照明中以流明每瓦为单位来度量的发光效率正不断提升，荧光转换型led(pc-led)的效率不断接近实际极限255流明每瓦，实验性led的效率也逐步向最终理论极限325流明每瓦迈进。在效率方面，pc-led改进空间确实很小，未来的照明可能更多关注在照明的智能控制以及照明体验等方面。针对这些方向，晶体和陶瓷等体块荧光材料一般来说更具优势。其优势主要表现在热稳定方面，因为没有硅胶的束缚，发光光谱、色温、色坐标比传统荧光粉更具稳定性，更适用于智能照明。另外，红光荧光晶体，特别是适配于蓝光led芯片的红光荧光晶体，一方面能补充传统荧光材料中红光的不足，提高照明体验；另一方面可以直接应用于智能控制的植物补光照明。然而，目前并没有一种成熟的、易于大规模制备的强蓝光吸收的四价锰掺杂红色荧光晶体。蓝宝石是一种生长技术成熟、易于大规模制备的晶体，该晶体热导率高，且其中al3+离子半径与mn4+接近，有适合于mn4+离子的八面体配位环境，是一种良好的基质材料。但其在实际应用中仍存在蓝光吸收弱、红光性能差等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足而提供一种具有较好发光性能的强蓝光吸收的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体，其能被460纳米的蓝光激发，发出678纳米红光，解决锰掺杂蓝光吸收弱
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种四价锰离子掺杂蓝宝石晶体，该晶体的化学组成为：
4、(al1-x-y-zgaxmgymnz)2o3，
5、其中，0≤x＜0.25，0.0001≤y≤0.01，0.0001≤z≤0.01。
6、一种四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其采用微下拉法或温度梯度法制备得到所述四价锰离子掺杂蓝宝石晶体。
7、进一步的，所述微下拉法包括以下步骤：
8、s1：按化学通式称取氧化铝、氧化镓、氧化镁和锰源，球磨、烘干、研磨、密封、冷等静压处理、预烧后冷却得到多晶料；
9、s2：将多晶料装入坩埚中，抽真空并加热使原料熔化，后上移籽晶使其与坩埚下方的毛细孔接触，熔化的原料从坩埚下方的毛细孔流出，并与籽晶充分润湿，后开始晶体生长，生长结束后降温、退火即得到所述四价锰离子掺杂蓝宝石晶体。
10、进一步的，步骤s1中，所述等静压处理包括：在40～200兆帕的压力下压制成型。
11、进一步的，所述温度梯度法包括以下步骤：
12、s1：按化学通式称取氧化铝、氧化镓、氧化镁和锰源并混合均匀、密封、冷等静压处理、预烧后冷却得到多晶料；
13、s2：将多晶料放入装有籽晶的坩埚中，抽真空后升温，待多晶料完全熔化后降温生长，生长结束后降温、退火即得到所述四价锰离子掺杂蓝宝石晶体。
14、进一步的，步骤s1中，所述等静压处理包括：在60～200兆帕的压力下压制成型。
15、进一步的，步骤s2中，所述降温生长的降温速率为1～6℃/h。
16、进一步的，微下拉法或温度梯度法的步骤s1中，所述的锰源包括氧化锰、碳酸锰、二氧化锰中的一种或多种。
17、进一步的，微下拉法或温度梯度法的步骤s1中，所述预烧的温度为1400～1700℃，预烧的时间为10～20小时。
18、进一步的，微下拉法或温度梯度法的步骤s2中，所述退火包括：将生长获得的四价锰掺杂蓝宝石晶体升温到1400～1700℃并恒温10～30小时，后在20～50小时降到室温，其中，退火气氛为空气或者氧气。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
20、(1)本专利技术的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体，在高热导率的氧化铝晶体中，通过选择较低价态的互补离子mg2+共掺，并进一步在氧化气氛中退火获得发光较好的mn4+,mg2+:al2o3晶体，并在本专利技术优选过程中发现，上述的mg2+离子共掺和氧化气氛中退火两个因素，少一个，发光性能都差不少，激发后发光差、肉眼几乎不可见。本专利技术的晶体无论是在常用的紫外光照射下，还是在蓝光照射下，都能观察到比较强的红光。
21、(2)本专利技术的强蓝光吸收的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体，通过ga取代部分al，提高晶体在蓝光波段的相对吸收强度，使其与市场化比较廉价的蓝光激发源更匹配，提升了该晶体的应用价值。同时通过ga取代，可以有效的降低晶体的熔点，降低制备成本。
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1.一种四价锰离子掺杂蓝宝石晶体，其特征在于，该晶体的化学组成为：
2.一种如权利要求1所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，采用微下拉法或温度梯度法制备得到所述四价锰离子掺杂蓝宝石晶体。
3.根据权利要求2所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，所述微下拉法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述等静压处理包括：在40～200兆帕的压力下压制成型。
5.根据权利要求2所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，所述温度梯度法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述等静压处理包括：在60～200兆帕的压力下压制成型。
7.根据权利要求5所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述降温生长的降温速率为1～6℃/h。
8.根据权利要求3或5所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述锰
9.根据权利要求3或5所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述预烧的温度为1400～1700℃，预烧的时间为10～20小时。
10.根据权利要求3或5所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述退火包括：将生长获得的四价锰掺杂蓝宝石晶体升温到1400～1700℃并恒温10～30小时，后在20～50小时降到室温，其中，退火气氛为空气或者氧气。
...【技术特征摘要】
1.一种四价锰离子掺杂蓝宝石晶体，其特征在于，该晶体的化学组成为：
2.一种如权利要求1所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，采用微下拉法或温度梯度法制备得到所述四价锰离子掺杂蓝宝石晶体。
3.根据权利要求2所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，所述微下拉法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述等静压处理包括：在40～200兆帕的压力下压制成型。
5.根据权利要求2所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，所述温度梯度法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的四价锰离子掺杂蓝宝石晶体的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述等静压处理包括：在60～200兆帕...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐军，宋青松，张帆，张超逸，刘坚，钱新宇，房前成，张晨波，王庆国，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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