发射IR的辉石磷光体，和使用同一发射IR的辉石磷光体的发光器件制造技术

本申请涉及发射IR的辉石磷光体，和使用同一发射IR的辉石磷光体的发光器件。本发明专利技术提供了包括E1‑

【技术实现步骤摘要】
发射IR的辉石磷光体，和使用同一发射IR的辉石磷光体的发光器件


[0001]本专利技术涉及发光材料，并涉及包括这种发光材料的发光材料组合物。本专利技术进一步涉及包括这种发光材料的器件。

技术介绍

[0002]包括三价铬的发光材料是本领域中已知的。“X. Xu等人，化学工程期刊 383（2020）123108”描述了经由固态反应成功合成了新型宽带近红外（NIR）磷光体LiInSi2O6:Cr
3+
（LIS:Cr
3+
）。探索了其晶体结构、光致发光性质、以及在NIR磷光体转换LED（pc
‑
LED）中的应用。LIS:Cr
3+
磷光体具有中心分别位于
〜
460和670 nm处的两个吸收带。在460 nm激发下，它显示宽带NIR发射在
〜
840 nm处达到峰值，具有
〜
143 nm的半峰全宽（FWHM）。发现最佳的Cr
3+
浓度为
〜
6 mol%，而Cr
3+
含量进一步增加时强度降低归因于辐射能量转移过程。LIS:0.06Cr
3+
磷光体具有
〜
75%的量子产率，并在150
°
C可以保留
〜
77%的初始强度。LIS:Cr
3+
磷光体的高效、热稳定和宽的NIR发射是由[InO6]八面体中Cr
3+
的优先占有导致的，该[InO6]八面体具有弱的晶场但相对强的刚度。通过将LIS:Cr
3+
磷光体与蓝色LED芯片组合在一起制成了NIR pc
‑
LED，该pc
‑
LED在100 mA驱动电流下的NIR输出功率为
〜
51.6 mW并且光电效率为
〜
17.8%。结果表明，LIS:Cr
3+
磷光体在宽带NIR pc
‑
LED中具有巨大的应用潜力。

技术实现思路

[0003]半导体发光二极管和激光二极管（在本文中统称为“LED”）位于当前可用的最高效的光源之列。LED的发射光谱通常在由该器件的结构和由其构成的半导体材料的组成所确定的波长处显出单一的窄峰。通过合适地选择器件结构和材料体系，LED可以被设计为在紫外、可见、或红外波长处来操作。
[0004]LED可以与吸收由LED发射的光并作为响应发射更长波长的光的一种或多种波长转换材料（在本文中通常称为“磷光体”）组合。对于这种磷光体转换LED（“pcLED”），由LED发射的被磷光体吸收的光的比例取决于由LED发射的光在光路上的磷光体材料的量，例如取决于设置在LED上或LED周围的磷光体层中磷光体材料的浓度以及该层的厚度。
[0005]可以将磷光体转换LED设计为使得LED发射的所有光都被一种或多种磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射完全来自磷光体。在这种情况下，例如，可以选择磷光体以在狭窄的光谱区域内发射光，该光谱区域不由LED直接高效地产生。替代地，可以将pcLED设计为使得由LED发射的光的仅一部分被磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射是由LED发射的光和由磷光体发射的光的混合物。通过合适地选择LED、磷光体和磷光体组合物，可以将这样的pcLED设计成发射例如具有期望的色温和期望的显色特性的白光。
[0006]似乎期望提供具有相对宽带发射的发光材料（在本文中也指示为“磷光体”）。现有技术的磷光体不总是具有此特征。进一步，期望发光材料是热稳定和化学稳定的。然而，已知一些现有技术的磷光体具有相对低的淬火温度和/或相对化学不稳定，诸如对于水分和/
或空气而言。因此，特别地，本专利技术的一目的是克服或基本改进现有技术的一个或多个缺点，或至少提供有用的替代方案。
[0007]特别地，提出了一种发光材料、特别是辉石类型的发光材料，其根据化学式E1‑
w
Sc1‑
x
‑
y
‑
u
‑
w
M
y
Z
u
A
2w
Si2‑
z
‑
u
Ge
z
Al
u
O6:Cr
x
，诸如LiSc1‑
x
‑
y
Lu
y
Si2O6:Cr
x
、 LiSc1‑
x
‑
y
(Lu,Al)
y
Si2O6:Cr
x
和Li1‑
w
Sc1‑
x
‑
w
Mg
2w
Si2O6:Cr
x
中的一种或多种，其中Cr
3+
替代八面体配位的Sc和/或M原子（诸如Lu和/或Al），并在700
‑
1100 nm光谱范围内发射。这种发光材料的另一个示例是LiSc1‑
x
Si2O6:Cr
x
。在M从由Al和Ga（与Sc相比，与O的平均键长更短）组成的组中选择的情况下，预期Cr
3+
的发射被移至较短的波长，而如果M从由In和Lu（与Sc相比，与O的平均键长更长）组成的组中选择，则发射应被移至较长的波长。因此，可以通过改变Sc和M的原子比来调节发射带的形状和位置。Li和Sc+M原子的一部分可以被A原子（诸如Mg）取代。掺入Mg可能导致红移和发射带的拓宽。对于较大的Mg浓度（诸如w≥0.5），发射带向较短波长的最大值移动发生，这是由从单斜辉石向斜方辉石结构类型的结构变化引起的。由于Zn和Mg的化学相似性，对于A = Zn预期了相同的行为。Ni作为A原子的掺入可能导致在1100
‑
1700 nm光谱范围内的附加发射，这是由八面体辉石晶格位点上的Ni（II）引起的。
[0008]因此，在一方面中，本专利技术提供了一种发光材料（在本文中也被称为“第一发光材料”），其包括E1‑
w
Sc1‑
x
‑
y
‑
u
‑
w
M
y
Z
u
A
2w
Si2‑
z
‑
u
Ge
z
Al
u
O6:Cr
x
。在实施例中，E可以包括Li、Na和K中的一种或多种。进一步，在实施例中，M可以包括Al、Ga、In、Tm、Yb和Lu中的一种或多种。又进一步，在实施例中，Z可以包括Ti、Zr和Hf中的一种或多种。在又进一步的实施例中，A可以包括Mg、Zn和Ni中的一种或多种。在实施例中，0<x≤0.25。进一步，在实施例中，0≤y≤0.75。另外，在又进一步的实施例中，0≤z≤2。又，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，其包括E1‑
w
Sc1‑
x
‑
y
‑
u
‑
w
M
y
Z
u
A
2w
Si2‑
z
‑
u
Ge
z
Al
u
O6:Cr
x
，其中：
‑
E包括Li、Na和K中的一种或多种；
‑
M包括Al、Ga、In、Tm、Yb和Lu中的一种或多种；
‑
Z包括Ti、Zr和Hf中的一种或多种；
‑
A包括Mg、Zn和Ni中的一种或多种；
‑
0<x≤0.25；
‑
0≤y≤0.75；
‑
0≤z≤2；
‑
0≤u≤1；
‑
0≤w≤1；
‑
x+y+u+w≤1；和
‑
z+u≤2。2.根据权利要求1所述的发光材料，其中：
‑
E至少包括Li；
‑
M至少包括Lu和/或A至少包括Mg；当A包括Mg时，0.1≤w≤0.4；
‑
0.01≤x≤0.1；
‑
0≤y≤0.2；和
‑
0≤z≤0.5。3.根据权利要求1所述的发光材料，其中0≤z≤0.05。4.根据权利要求1所述的发光材料，其中Z至少包括Zr。5.根据权利要求1所述的发光材料，其中0≤u≤0.25。6.根据权利要求1所述的发光材料，其中0.02≤y≤0.2。7.根据权利要求1所述的发光材料，其中0≤w≤0.5。8.根据权利要求1所述的发光材料，包括LiSc1‑
x
‑
y
Lu
y
Si2O6:Cr
x
、LiSc1‑
x
‑
y
(Lu,Al)
y
Si2O6:Cr
x
和Li1‑
w
Sc1‑
x
‑
w
Mg
2w
Si2O6:Cr
x
中的一种或多种。9.一种发光材料组合物，其包括（a）根据权利要求1的发光材料和（b）第二发光材料；其中所述发光材料用第一光可激发，其中所述发光材料被配置为在用所述第一光照射时提供第一发光，其中所述第二发光材料被配置为在用所述第一光照射时提供第二发光，其中所述发光材料和所述第二发光材料被配置为在红色和红外波长范围中的一个或多个中提供第一和第二发光，并且其中所述第一和第二发光具有不同的质心波长（λ1，λ2）。10.根据权利要求9所述的发光材料组合物，其中所述第二发光材料包括以下中的一种或多种：
‑
RE3Ga5‑
x
‑
y
A
x
SiO
14
:Cr
y
（RE = La、Nd、Gd、Yb、Tm；A = Al、Sc），其中0≤x≤1且0.005≤y≤0.1；
‑
Gd3‑
x
RE
x
Sc2‑
y
‑
z
Ln
y
Ga3‑
w
Al
w
O
12
:Cr
z
（Ln = Lu、Y、Yb、Tm；RE = La、Nd、Lu)，其中0≤x≤3；0≤y≤1.5；0<z≤0.3；并且0≤w≤2；
‑
AAEM1‑
x
F6:Cr
x
（A = Li、Cu；AE = Sr、Ca；M = Al、Ga、Sc），其中0.005≤x≤0.2；
‑
A2‑
x
(WO4)3:Cr
...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：亮锐有限责任公司，
类型：发明
国别省市：