CN103183473A - 用于白光LED 的Ce: YAG微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够在蓝光激发条件下实现黄光发射的Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法。该微晶玻璃在氧化物玻璃基体中均匀镶嵌了Ce:YAG荧光微晶。本发明的微晶玻璃中玻璃组分与百分含量(mol%)为:0-10mol%SiO2;0-40mol%GeO2;20-60mol%TeO2;0-25mol%B2O3;0-15mol%P2O5;0-10mol%Al2O3;0-20mol%Ae2O;0-20mol%ZnO;0-15mol%BaO;0-20mol%Sb2O3;0-20mol%La2O3;0-10mol%Bi2O3(其中Ae选自Li,Na或K);Ce:YAG微晶的含量为氧化物玻璃基体的1~15wt%。本发明还提供微晶玻璃的制备方法。本发明的微晶玻璃在蓝光激发下可发射黄光,黄光与蓝光组合产生强烈白光,因而,可开发应用于构建蓝光芯片激发的白光LED。
Description
技术领域
本发明涉及固体发光材料领域,尤其是涉及一种可用于白光LED的Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法。
技术背景
近年来,具有节能、耐用等独特优势的白光发射二极管(LED)照明灯引起人们的极大关注。目前,用白光LED替代传统的白炽灯和荧光灯已逐渐成为一种趋势。常见的商用白光LED是由蓝光InGaN芯片和掺Ce3+的钇铝石榴石(YAG)荧光粉封装在一起制成的,荧光粉混合于环氧树脂中并涂覆于芯片上。InGaN LED芯片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,使其受激发出黄光,而未被吸收的蓝光与荧光粉发出的黄光混合,便得到白光。但是,由于环氧树脂导热性和化学稳定性较差,在高功率芯片照射的高温环境下容易发生老化、黄化,造成LED色偏,严重缩短LED器件的使用寿命。因此,研发热导率高、化学稳定的新型固体发光材料,是国际上发展白光LED技术的最新方向。
微晶玻璃(又称为玻璃陶瓷)是一种在无机玻璃基体中均匀镶嵌了微/纳米晶的复合材料,它综合了晶体与玻璃材料的优点,可具有与晶体相近甚至更好的光学性能,而又有类似于玻璃材料制备方法简单、热稳定性和化学稳定性高的优势。与环氧树脂相比,其热导率大得多。此外,微晶玻璃还容易加工成平板状或者空心灯泡状直接覆盖在芯片上,因此,可以用来替代常规的荧光粉构建新型白光LED(避免使用环氧树脂或硅胶)。与常规LED器件相比,这种新型器件具有光色稳定、使用寿命长的显著优点。
常见的制备微晶玻璃的方法有两种:一种是先形成前驱玻璃再进行热处理,从玻璃基体中晶化析出微晶;另一种是直接将微晶与低熔点玻璃混合共熔形成微晶玻璃。
采用第一种方法制备应用于白光LED的微晶玻璃的专利,如:
中国科学院福建物构所陈大钦等人申请的中国发明专利CN102092951A,“用于紫外光激发白光LED的透明玻璃陶瓷材料及其制备技术”,该专利中微晶玻璃所含晶相为Dy:CeF3。该材料不能采用商用蓝光芯片激发来产生白光发射。
日本电气硝子株式会社与京都大学共同申请的PCT公开号为WO 2005/097938 A1 的专利“荧光物质和LED”,该专利中也公开了含Ce:YAG晶相的微晶玻璃,但由于玻璃基体组分主要为硅铝氧化物,材料透明性差,高温晶化析出的微晶晶格缺陷(起光猝灭中心作用)较多等原因,导致其发光效率不高(另可参见,Setsuhisa Tanabe et al,“YAG glass-ceramic phosphor for white LED(II):luminescence characteristics”,Proc.of SPIE,2005,Vol.5941,594112。
而采用第二种方法制备应用于白光LED的微晶玻璃的专利,如:
武汉理工大学申请的中国发明专利CN101643315B“白光LED用低熔点荧光玻璃及其制备方法”,该专利中也公开了含Ce:YAG晶相的微晶玻璃,玻璃基体组分为SiO2-Al2O3-B2O3-CaO-ZnO-Na2O-MgO。该材料透明性也差,发光性能不好(另可参见,陈珍霞,LED用低熔点发光玻璃的研究,武汉理工大学硕士论文,2010年5月)。
简言之,迄今国内外公开的针对应用于白光LED的微晶玻璃的发明专利已有一些,但主要由于材料组分设计不尽合理等原因,它们的光学性能较差。
本发明提出一种基于新的组分配方的微晶玻璃及其制备方法,材料透明度高,在蓝光激发下黄光发射量子效率最高可达94%,是一种优良的、可应用于白光LED的新型微晶玻璃材料。
发明内容
本发明提出一种Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法。本发明的材料组分独特,透明度高,发光性能优异,可用于构建白光LED。通过将商用微米级Ce:YAG荧光粉与低熔点玻璃混合共熔的方式,实现微晶玻璃材料的可控制备。光谱测试结果表明,本发明的Ce:YAG微晶玻璃在465纳米蓝光激发下发出明亮的黄光,其最大量子效率可达94%,将其与商用蓝光芯片组合后可产生白光发射。
本发明通过如下技术方案实现:
一种玻璃基体,其特征在于:所述玻璃基体的玻璃组分含量(mol%)如下:
0-10mol%SiO2;0-40mol%GeO2;20-60mol%TeO2;0-25mol%B2O3;
0-15mol%P2O5;0-10mol%Al2O3;0-20mol%Ae2O;0-20mol%ZnO;0-15mol%BaO;
0-20mol%Sb2O3;0-20mol%La2O3;0-10mol%Bi2O3;
其中,Ae选自Li,Na或K;上述组分的摩尔总量为100mol%。
一种Ce:YAG微晶玻璃,其特征在于所述微晶玻璃的玻璃基体如前所述。
具体地,所述玻璃基体的组分与百分含量(mol%)如下:
0-10mol%SiO2;0-40mol%GeO2;20-60mol%TeO2;0-25mol%B2O3;0-15mol%P2O5;0-10mol%Al2O3;0-20mol%Ae2O;0-20mol%ZnO;0-15mol%BaO;0-20mol%Sb2O3;0-20mol%La2O3;0-10mol%Bi2O3;
其中
Ae选自Li,Na或K;
上述组分的摩尔总量为100mol%。
根据本发明,各组分的优选含量如下:
SiO2优选为2-8mol%,更优选3-6mol%,还更优选4-5mol%;
GeO2优选为5-30mol%,10-25mol%,15-20mol%,;
TeO2优选为20-55mol%,更优选24-50mol%,还更优选30-46mol%,或更优选36-45mol%,还优选38-40mol%;
B2O3优选为5-20mol%,更优选7-19mol%,还更优选8-16mol%,或更优选10-15mol%,11-12mol%;
P2O5优选为5-10mol%,更优选6-8mol%;
Al2O3优选为2-8mol%,更优选4-6mol%;
Ae2O优选为8-18mol%,更优选为10-16mol%,还更优选12-15mol%;
BaO优选为5-14mol%,优选8-10mol%;
La2O3优选为5-15mol%;
ZnO优选为6-18mol%,更优选10-16mol%,还更优选11-15mol%;
Sb2O3优选为5-15mol%,更优选9-10mol%;
Bi2O3优选为5-6mol%。
根据本发明,优选的组分含量如表1所示:
表1
表1(续)
本发明还提供一种能够在蓝光激发下实现黄光发射的Ce:YAG微晶玻璃,所述微晶玻璃的玻璃基体如前所述。
具体地,所述微晶玻璃的玻璃基体组分与百分含量(mol%)如下:
0-10mol%SiO2;0-40mol%GeO2;20-60mol%TeO2;0-25mol%B2O3;0-15mol%P2O5;0-10mol%Al2O3;0-20mol%Ae2O;0-20mol%ZnO;0-15mol%BaO;0-20mol%Sb2O3;0-20mol%La2O3;0-10mol%Bi2O3;
其中
Ae选自Li,Na或K;
上述组分的摩尔总量为100mol%。
根据本发明,各组分的优选含量如下:
SiO2优选为2-8mol%,更优选3-6mol%,还更优选4-5mol%;
GeO2优选为5-30mol%,10-25mol%,15-20mol%,;
TeO2优选为20-55mol%,更优选24-50mol%,还更优选30-46mol%,或更优选36-45mol%,还优选38-40mol%;
B2O3优选为5-20mol%,更优选7-19mol%,还更优选8-16mol%,或更优选10-15mol%,11-12mol%;
P2O5优选为5-10mol%,更优选6-8mol%;
Al2O3优选为2-8mol%,更优选4-6mol%;
Ae2O优选为8-18mol%,更优选为10-16mol%,还更优选12-15mol%;
BaO优选为5-14mol%,优选8-10mol%;
La2O3优选为5-15mol%;
ZnO优选为6-18mol%,更优选10-16mol%,还更优选11-15mol%;
Sb2O3优选为5-15mol%,更优选9-10mol%;
Bi2O3优选为5-6mol%。
根据本发明的Ce:YAG微晶玻璃,其特征在于,显微结构特征为Ce:YAG荧光微晶均匀镶嵌在氧化物玻璃基体中。
根据本发明的Ce:YAG微晶玻璃,所述微晶玻璃中Ce:YAG荧光粉的含量为玻璃基体的1~15wt%,优选2-10wt%,更优选5-8wt%。本发明中确定Ce:YAG比例考虑到两方面因素:一方面要保证样品成形性与透明性,另一方面保证有高的发光效率。
本发明还提供一种Ce:YAG微晶玻璃的制备方法,其特征在于,所述方法包括两步熔体急冷法。
根据本发明,所述制备方法包括:
(1)将SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Ae2CO3(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb2O3、La2O3、Bi2O3粉体原料按照一定组分配比称量、加热并保温使之熔融,获得块状前驱玻璃;
(2)将步骤(1)获得的前驱玻璃敲碎,研磨均匀后,加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨、加热并保温使之熔融,获得块状微晶玻璃。
优选地,所述方法还包括将获得的块状微晶玻璃进行退火以消除内应力。
具体地,所述方法包括如下步骤:
(1)将SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Ae2CO3(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb2O3、La2O3、Bi2O3粉体原料按照一定组分配比称量,放入电阻炉中加热并保温使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并成形得到块状前驱玻璃;
(2)将获得的前驱玻璃敲碎,研磨均匀后,加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨,随后放入电阻炉中加热并保温使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并成形得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中退火以消除内应力。
根据本发明,步骤(1)中,放入电阻炉之前,先将粉体原料混合并研磨均匀后置于坩埚中。
根据本发明,步骤(1)中,在电阻炉中加热到700~1100℃。保温1-5小时,优选2-4小时使粉体原料熔融。
根据本发明,步骤(1)中,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃。
根据本发明,在步骤(2)中,加入荧光粉后进一步研磨1-5小时,优选2-4小时使之熔融。
根据本发明,步骤(2)中,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃。
根据本发明,步骤(2)中,在电阻炉中加热到550-850℃。保温1-5小时,优选2-4小时使粉体原料熔融。
根据本发明,所述两步熔体急冷法具体包括如下步骤:
(1)将SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Ae2CO3(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb2O3、La2O3、Bi2O3粉体原料按照一定组分配比称量,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于坩埚中,放入电阻炉中加热到700-1100℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状前驱玻璃;
(2)将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入一定量的Ce:YAG荧光粉,再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到550-850℃后保温1小时使之熔融,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。
根据本发明,在制备过程中使用的坩埚可以是石墨坩埚、铂金坩埚或刚玉坩埚。
本发明中,采用以上材料组分和制备工艺,可以获得在氧化物玻璃基体中均匀镶嵌 Ce:YAG晶粒的透明微晶玻璃。透明微晶玻璃在465纳米蓝光激发下,发出明亮的黄光,其最大发光量子效率可达94%。
本发明还涉及一种微晶玻璃的应用,其特征在于,所述微晶玻璃用作荧光材料。
根据本发明,所述微晶玻璃用于构建蓝光芯片激发的白光LED。
本发明的微晶玻璃制备工艺简单、成本低廉,无毒无污染,具有良好的热学和化学稳定性以及优异的光学特性,可开发应用于构建蓝光芯片激发的白光LED。
附图说明
图1是实施例1微晶玻璃的实物照片;
图2是实施例1微晶玻璃的X射线衍射图谱;
图3是实施例1微晶玻璃对应于566纳米发射的激发光谱图;
图4是实施例1微晶玻璃在465纳米波长激发下的荧光光谱图;
图5是实施例1微晶玻璃的量子效率测量数据图;
图6是实施例1微晶玻璃在蓝光激发下的组合发光照片;
图7是实施例2微晶玻璃的实物照片;
图8是实施例2微晶玻璃与蓝光芯片耦合后实物样品的发光照片。
具体实施方式
以下将通过具体实施例对本发明进行详细描述,但本领域技术人员了解,下述实施例不是对本发明保护范围的限制,任何在本发明基础上做出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。
实施例1:
将分析纯的SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、K2CO3、ZnO和Sb2O3粉体,按10SiO2:10GeO2:24TeO2:16B2O3:15K2CO3:20ZnO:5Sb2O3(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到800℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到700℃后保温1小 时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃(如图1所示);最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。
X射线衍射数据表明在玻璃基体中析出了YAG微米晶相(如图2所示)。样品经过表面抛光,用FLS920荧光光谱仪测量其室温激发和发射谱。在监控Ce3+离子566纳米发射的激发谱上,探测到对应于Ce3+:4f→5d跃迁的蓝光波段(400-500纳米)的激发带(如图3所示);在465纳米激发的发射谱上,出现对应于Ce3+:5d→4f跃迁的强的黄光发射(中心波长为566纳米)(如图4所示);微晶玻璃样品的发光量子效率为94%(如图5所示)。微晶玻璃在465纳米蓝光激发下发射黄光,黄光与蓝光组合产生明亮的白光。(如图6所示)。
实施例2:
将分析纯的SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、K2CO3、ZnO和Sb2O3粉体,按10SiO2:10GeO2:24TeO2:16B2O3:15K2CO3:20ZnO:5Sb2O3的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到800℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入1wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到680℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃(如图7所示);最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光(如图8所示)。
实施例3:
将分析纯的SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、K2CO3、ZnO和Sb2O3粉体,按10SiO2:10GeO2:24TeO2:16B2O3:15K2CO3:20ZnO:5Sb2O3(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到800℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入15wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到650℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃;最后 将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光。
实施例4:
将分析纯的SiO2、TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、K2CO3和BaO粉体,按4SiO2:40TeO2:10B2O3:10P2O5:6Al2O3:16K2CO3:14BaO(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到1100℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到850℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光。
实施例5:
将分析纯的SiO2、TeO2、B2O3、Al2O3、Na2CO3、ZnO、La2O3和Bi2O3粉体,按3SiO2:36TeO2:11B2O3:10Al2O3:10Na2CO3:10ZnO:10La2O3:10Bi2O3(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到880℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到700℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光。
实施例6:
将分析纯的TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Na2CO3、ZnO和Sb2O3粉体,按55TeO2:7B2O3:8P2O5:4Al2O3:8Na2CO3:9ZnO:9Sb2O3(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到750℃ 后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到600℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光。
实施例7:
将分析纯的GeO2、TeO2、P2O5、Li2O、Sb2O3和La2O3粉体,按25GeO2:30TeO2:5P2O5:15Li2O:20Sb2O3:5La2O3(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到700℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到550℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光。
实施例8:
将分析纯的TeO2、P2O5、Na2O和ZnO粉体,按60TeO2:10P2O5:20Na2O:10ZnO(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到850℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入15wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到700℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光。
实施例9:
将分析纯的TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、ZnO和BaO粉体,按20TeO2:25B2O3:5P2O5:10Al2O3:20Li2O:12ZnO:8BaO(摩尔比)的配比精确称量后置于玛瑙研钵中,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中,放入电阻炉中加热到1000℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状前驱玻璃;将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入15wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到750℃后保温1小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形,得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合,在蓝光激发下可发出明亮的白光。
Claims (9)
1.一种玻璃基体,其特征在于:所述玻璃基体的玻璃组分含量(mol%)如下:
0-10mol%SiO2;0-40mol%GeO2;20-60mol%TeO2;0-25mol%B2O3;
0-15mol%P2O5;0-10mol%Al2O3;0-20mol%Ae2O;0-20mol%ZnO;0-15mol%BaO;
0-20mol%Sb2O3;0-20mol%La2O3;0-10mol%Bi2O3;
其中,Ae选自Li,Na或K;上述组分的摩尔总量为100mol%。
2.一种能够在蓝光激发下实现黄光发射的Ce:YAG微晶玻璃,所述微晶玻璃的玻璃基体如权利要求1所述。
3.根据权利要求2的Ce:YAG微晶玻璃,其特征在于,显微结构特征为Ce:YAG荧光微晶均匀镶嵌在所述玻璃基体中。
4.根据权利要求2或3的Ce:YAG微晶玻璃,其特征在于,所述微晶玻璃中Ce:YAG荧光粉的含量为玻璃基体的1~15wt%,优选2-10wt%,更优选5-8wt%。
5.一种权利要求2-4任一项的Ce:YAG微晶玻璃的制备方法,其特征在于,所述方法包括两步熔体急冷法。
6.根据权利要求5的制备方法,所述包括:
(1)将SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Ae2CO3(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb2O3、La2O3、Bi2O3粉体原料按照一定组分配比称量、加热并保温使之熔融,获得块状前驱玻璃;
(2)将步骤(1)获得的前驱玻璃敲碎,研磨均匀后,加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨、加热并保温使之熔融,获得块状微晶玻璃。
优选地,所述方法还包括将获得的块状微晶玻璃进行退火以消除内应力。
7.根据权利要求5的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)将SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Ae2CO3(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb2O3、La2O3、Bi2O3粉体原料按照一定组分配比称量,放入电阻炉中加热并保温使之熔融,将玻璃熔体取出并成形得到块状前驱玻璃;
(2)将获得的前驱玻璃敲碎,研磨均匀后,加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨,随后放入电阻炉中加热并保温使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并成形得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中退火以消除内应力。
8.根据权利要求5-7任一项的制备方法,其特征在于,所述两步熔体急冷法具体包括如下步骤:
(1)将SiO2、GeO2、TeO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Ae2CO3(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb2O3、La2O3、Bi2O3粉体原料按照一定组分配比称量,在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于坩埚中,放入电阻炉中加热到700-1100℃后保温2小时使之熔融,而后,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状前驱玻璃;
(2)将获得的前驱玻璃敲碎,在玛瑙研钵中研磨均匀后,加入一定量的Ce:YAG荧光粉,再进一步研磨2小时后置于坩埚中,随后放入电阻炉中加热到550-850℃后保温1小时使之熔融,将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状微晶玻璃;最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。
9.一种权利要求2-4任一项的Ce:YAG微晶玻璃的应用,其特征在于,所述微晶玻璃作为荧光材料。优选地,所述微晶玻璃用于构建蓝光芯片激发的白光LED。
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