一种Ho掺杂硅酸铋绿光荧光体及其制备方法与流程

本发明属于材料学领域，涉及一种发光材料，具体来说是一种ho掺杂硅酸铋绿光荧光体及其制备方法。

背景技术：

led是发光二极管（lightemittingdiode）的简称，以其固有的特点，如工作寿命长、耗电低、响应时间短以及易于调光、调色、可控性大等特点，以及用led制作的光源不存在传统灯具常用的诸如汞、铅等环境污染物，led日益成为照明应用的首选“绿色”光源。它们广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏或者用在期望得到有色光的其他应用中。与荧光粉相比，单晶不仅具有良好的化学稳定性、热稳定性和光稳定性，而且晶体的周期性对称结构使单晶中的激活离子有更高的发光效率。因此，使用单晶作为荧光体，可得到稳定性更好、工作寿命更长、发光效率更高的led。

硅酸铋晶体（bi4si3o12，bso）是一种快计时重闪烁晶体，其余晖衰减时间短，辐照硬度高，在可见光区域透明。同时，bso晶体作为一种常见的多功能晶体，又具有良好的光电特性和优秀的物理化学性能，比较容易生长出大尺寸晶体，而且加工过程简单，同时成本较低。除此之外，bso晶体由于其本身晶体结构的特殊性，是一个非常良好的掺杂基质材料，使得其非常适合于作为led应用的荧光体基质材料。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种ho掺杂硅酸铋绿光荧光体及其制备方法，所述的这种ho掺杂硅酸铋绿光荧光体及其制备方法要解决现有技术中的硅酸铋晶体完整性不佳、质量不太高的技术问题。

本发明提供了一种ho掺杂硅酸铋绿光荧光体，其分子式为(bi1-xhox)4si3o12，其中x为0.0005~0.05。

本发明还提供了上述的一种ho掺杂硅酸铋绿光荧光体的制备方法，包括如下步骤：

1)一个称取反应原料的步骤，所述的原料为bi2o3、sio2和ho2o3，按照分子式(bi1-xhox)4si3o12中的各元素化学组成进行配料，x的取值范围是0.0005~0.05；

2)一个采用两步烧结法制备多晶原料的步骤，将上述初始原料充分混合均匀，在700-750℃预烧结8-12h，自然冷却至室温后将原料进行研磨，再在800-850℃下烧结8-12h，得到组分均匀的ho掺杂硅酸铋多晶粉末烧结料；

3)一个采用坩埚下降法生长ho掺杂硅酸铋晶体的步骤，将步骤2）合成的烧结料装入底部装有bso籽晶的铂金坩埚中，将坩埚装入下降炉中，调整到适当位置使原料处于炉膛高温区，炉温控制在1075℃-1200℃，固液界面温度梯度为35-50℃/cm，生长速率控制在0.25-0.5mm/h；待晶体生长结束后，进行原位退火处理，将装有生长晶体的坩埚回升到炉膛内恒温区位置，在800-900℃温度下退火12-15h即得一种ho掺杂硅酸铋绿光荧光体。

具体的，所述的原料bi2o3、sio2和ho2o3的摩尔比为（1-x）/2：3：x，x的取值范围是0.0005~0.05。

进一步的，所述的下降炉炉内可同时安放多只坩埚，实现一炉同时生长多根晶体。

本发明一种ho掺杂硅酸铋绿光荧光体的单晶的制备方法，采用坩埚下降法，温场稳定，生产设备简单，操作方便，生产成本低，一炉可同时放入多只坩埚（坩埚形状可变，比如圆柱形、长方柱形、板状等），实现多根晶体同时生长。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明制备的ho掺杂硅酸铋绿光荧光单晶材料，晶体完整性好、质量高，在紫外线照射下能够发出明亮的绿光。本发明的制备方法简单，可批量生产，效率高，下降法生长得到的ho掺杂硅酸铋绿光荧光体材料，晶体完整性好、质量高，在紫外线照射下能够发出明亮的绿光。

附图说明

图1为实施例2所获得的ho掺杂硅酸铋绿光荧光体单晶材料粉末xrd图谱。

图2为实施例2所获得的ho掺杂硅酸铋绿光荧光体单晶的发射光谱图。

图3为实施例2所获得的ho掺杂硅酸铋绿光荧光体单晶的cie图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步进行阐述，但不限制本发明。

实施例1

以高纯bi2o3、sio2和ho2o3为初始原料，按(bi0.9995ho0.0005)4si3o12分子式进行配料，将初始原料充分混合均匀，在700℃预烧8h。随后将原料进行研磨，再在800℃预烧8h，得到多晶原料。以取向为<001>的bso晶体为籽晶，预烧的多晶料和籽晶装入圆柱形铂金坩埚中，坩埚气密，置于下降炉中进行晶体生长。炉温控制在1075℃，固液界面温度梯度维持在35℃/cm，生长速率控制在0.25mm/h。待生长结束后，将晶体在800℃温度下退火12h，以30℃/h的降温速率冷却至室温后取出坩埚，可得到透明的圆柱形，分子式为(bi0.9995ho0.0005)4si3o12的绿光荧光单晶。

实施例2

以高纯bi2o3、sio2和ho2o3为初始原料，按照(bi0.999ho0.001)4si3o12分子式进行配料，将初始原料充分混合均匀，在720℃预烧10h。随后将原料进行研磨，再在820℃预烧10h，得到多晶原料。铂金坩埚选择长方柱形，其他参数按实施例1所述下降法生长工艺进行晶体生长，可得到透明的长方柱形、分子式为(bi0.999ho0.001)4si3o12的绿光荧光单晶。

实施例3

以高纯bi2o3、sio2和ho2o3为初始原料，按(bi0.99ho0.01)4si3o12分子式进行配料，将初始原料充分混合均匀，在730℃预烧11h。随后将原料进行研磨再在830℃预烧11h，得到多晶原料。按实施例1所述下降法生长工艺进行晶体生长，可得到透明的圆柱形、分子式为(bi0.99ho0.01)4si3o12的ho掺杂硅酸铋绿光荧光单晶。

实施例4

以高纯bi2o3、sio2和ho2o3为初始原料，按(bi0.98ho0.02)4si3o12分子式进行配料，将初始原料充分混合均匀，在840℃预烧12h。随后将原料进行研磨，再在840℃预烧12h，得到多晶原料。铂金坩埚选择为板状，按实施例1所述下降法生长工艺进行晶体生长，可得到透明的板状、分子式为(bi0.98ho0.02)4si3o12的绿光荧光单晶。

实施例5

以高纯bi2o3、sio2和ho2o3为初始原料，按(bi0.95ho0.05)4si3o12分子式进行配料分子式进行配料，将初始原料充分混合均匀，在750℃预烧12h。随后将原料进行研磨，再在850℃预烧12h，得到多晶原料。按实施例1所述下降法生长工艺进行晶体生长，可得到透明的圆柱形，分子式为(bi0.95ho0.05)4si3o12的ho掺杂硅酸铋绿光荧光体单晶。

实施例6

按实施例1、2、3、4、5所述工艺条件，将<001>取向的bso晶种放入10只铂金坩埚，铂金坩埚中再装入相同或不同成分比例的ho掺杂硅酸铋多晶粉末，可同时生长10根不同形状、不同成分的ho掺杂硅酸铋绿光荧光单晶。

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。