富Sr相(Ca,Sr)AlSiN3：Eu2+荧光粉的微正压合成机理及发光性能研究

This project is based on the successful preparation of Sr-rich phase (SrxCa1-x) AlSiN3:Eu2+ nitride orange-red phosphor by using M2Si5N8 (M=Ca, Sr, Ba) with layered and open structure as structure unit in micro-positive pressure condition. The atomic substitution and structure evolution as adding M2Si5N8 and other raw materials in different calcining temperature,time and pressure condition will be studied. The thermodynamic conditions, dynamic control factor and the luminescence properties of target phosphors formation will also be investigated in detail, aiming to master the the reaction mechanism and process of low cost preparing nitride phosphors difficult to synthesize at normal pressure/micro-positive pressure conditions. The key influence mechanism of the introduction and distribution of luminescent center(Eu2+) and the micro-structure changes of the host on the luminescence properties of phosphors are studied. In addition, the package performance of orange-red phosphor wil be enhanced with the help of LED packaging technology. The above research provide the theoretical basis and technical basis for the preparation of high- performance nitride orange-red phosphors and devices. Finally, we intend to apply the above foundation and technology for the preparation of high-performance oxynitride phosphors, such as β-SiAlON:Eu2+ ,etc. to solve the existing technology problems of the oxynitride phosphors preparation.

本项目前期以具有层状和开放式结构的M2Si5N8(M=Ca,Sr,Ba)为基元在微正压下条件下合成了极难合成的富Sr相(SrxCa1-x)AlSiN3:Eu2+氮化物橙粉，拟研究M2Si5N8基元组分与加入原料在不同焙烧温度、时间和压力条件下原子替换及结构演变过程、目标产物形成的热力学条件、动力学控制因素以及目标荧光粉的发光性能，掌握低成本制备常压/微正压条件下难合成的氮化物荧光粉的反应机理和制备工艺。研究结构转变过程中发光中心（Eu2+）的引入方式、分布状态及基质结构微环境变化对荧光粉发光性能的影响规律和影响机理，并借助LED封装技术提升氮化物荧光粉封装性能，为获得高性能氮化物橙色荧光粉及器件提供理论基础和技术依据。最后，探索性将以上研究成果应用于高性能氮氧化物如β-SiAlON：Eu2+等荧光粉的制备，解决现有高端氮氧化物荧光粉制备的技术难题。

基于富Sr相(SrxCa1-x)AlSiN3:Eu2+荧光粉合成困难缺点，本项目采用M2Si5N8层状氮化物结构特性，在1800℃、微正压（<1MPa）条件下，成功合成了高性能富Sr相(SrxCa1-x)AlSiN3:Eu2+荧光粉。详细研究了M2Si5N8：Eu（M=Ca，Sr，Ba）结构及掺杂替代对其结构和发光性能的影响规律，为其设计合成类Si3N4结构氮化物荧光粉提供了制备基础及性能变化基础成果；借助XRD（变温）、SEM-EDS等技术手段，重点研究M2Si5N8与所加入组分在不同制备条件合成富Sr相(SrxCa1-x)AlSiN3:Eu2+（1.0>x>0.9）的结构及发光性能变化，为掌握类Si3N4结构的氮化物材料结构演变的理论基础；获得了不同在常压或微正压条件下发光中心浓度、阳离子变化等对(SrxCa1-x)AlSiN3:Eu2+荧光粉的结构、激发和发射光谱特性、发光亮度、色坐标、粒度和形貌等性能的影响规律；为获得高性能富Sr相(SrxCa1-x)AlSiN3:Eu2+荧光粉发光性能的影响规律,获得了发光中心在富Sr相(SrxCa1-x)AlSiN3:Eu2+的周围基质微结构环境变化对荧光粉淬灭浓度、热稳定性变化的影响机理；并基于以上研究基础，获得了表面包覆改性等提升富Sr氮化物荧光粉的热稳定性的关键技术；基于高性能富Sr相荧光粉同比商业化硅酸盐进行封装实验对比，获得了高性能氮化物橙粉LED封装的方法；基于氮化物荧光粉结构演变技术及理论基础，并结合第一性原理、组分调控、形貌及能谱分析、结构分析等分析手段，探索性研究了基于M2Si5N8合成新型氮化物或氮氧化物荧光粉的设计方法，为新型荧光粉提供了设计参考。