專利名稱：一種光致發(fā)光晶體材料硼酸鍶鋰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型的光致發(fā)光材料，尤其是涉及一種新穎的藍(lán)色發(fā)光體硼酸鍶鋰(分子式SrLiBO3，簡稱SLBO)。光致發(fā)光一般為發(fā)光體在一定波長的光(光子或光線)激發(fā)下發(fā)出比激發(fā)光波長長的新波段的光，無機(jī)發(fā)光材料作用方式見附圖1。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外研究者企圖尋求在可見0.30～0.66μm及紫外波段的發(fā)光材料，從最新的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，普遍采用的發(fā)光體有下述幾種1.芳香族化合物4-甲氧基-1、2-苯二胺衍生物分子在DMF溶劑中，340nm波長激發(fā)呈現(xiàn)強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)射[Syntheses and emission properties ofnovel violet-blue emissive aromatic bis(diazaborole)s Maruyama S，KawanishiY JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 12(8)2245-2249 AUG 2002]；2.共軛富勒烯衍生物線性共軛富勒烯衍生物TetF和DiF UV-VIS吸收在315-350nm，光致發(fā)光在390nm附近[The optical and electronical propertyof new blue emitting material Shin J，Yun S，Shin D.M Molecular Crystalsand Liquid Crystals 37793-96 2002]；3.激光晶體和非線性光學(xué)晶體Yd3+YAG(液相外延附生法)在紅外光激發(fā)下二個Yd3+退激發(fā)產(chǎn)生反斯托克斯發(fā)射，出射467nm藍(lán)光[Cooperativeemission in Yb3+YAG planar epitaxial waveguides Malinowski M，Kaczkan M，Piramidowicz R，F(xiàn)rukacz Z，Samecki J JOURNAL OF LUMINESCENCE9429-33 DEC 2001]；4.無機(jī)薄膜發(fā)光體多相沉積法在玻璃基質(zhì)上制備SrGa2S4Ce薄膜，其光致發(fā)光呈現(xiàn)445nm特征藍(lán)光[Inffluence of preparation conditions on thestructural and luminescent properties of blue-emitting SrGa2S4Ce thin-filmphosphors；Nakanishi Y，Nakajima H，Uekura N，Kominami H，Kottaisamy M，Hatanaka Y JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY 149(10)H165-H168 OCT 2002]。

發(fā)明內(nèi)容
由于上述這些材料制備和儀器設(shè)備方面的復(fù)雜性，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種不需要繁瑣的制備途徑和復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)，其材料本體就可以在一定的激發(fā)光下發(fā)射人們所需要的特征波長的光。因此我們研制出了一種新的光致發(fā)光材料SLBO晶體。該晶體是采用高溫固相反應(yīng)合成的，其反應(yīng)式如下
具體合成采用自助熔劑法，即采用Li2O-B2O3助熔體系，熱分析實(shí)驗(yàn)表明在Li2O含量＜50％的情況下，其揮發(fā)的量是可以忽略的；本合成在H3BO3含量不低于30％的條件下，助熔劑Li2CO3可在14～35％范圍變化，同時體系熔融溫度隨SrCO3量的增加有所提高，在800～920℃范圍內(nèi)變化；采用化學(xué)純或分析純級合適配比的試劑研磨混勻后，分階段煅燒、研磨并在體系熔融溫度退火1～2天，緩慢冷卻至室溫后得到該晶體。經(jīng)X-射線單晶測定表明，B原子形成BO3平面構(gòu)型，SrO7層和LiO5層沿著[101]方向相互堆積，其中B穿插在SrO7層和LiO5層之間起橋梁作用而形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，晶體中Sr多面體呈單蓋冒三棱柱形，Li多面體呈三角雙錐形，見附圖2。相關(guān)的晶體學(xué)參數(shù)為它屬單斜晶系，其空間群為P2(1)/n a＝6.4800 b＝6.6800c＝6.8400 β＝109.410° V＝279.25()3。
具體合成工藝見實(shí)施例1。
我們用合成的單晶樣品先進(jìn)行紅外、紫外-可見吸收光譜測定，見附圖3。最大吸收峰在280nm附近，從微分吸收譜發(fā)現(xiàn)其在410-800nm是透過的；然后用325nm(HeCd激光器發(fā)射波長)測定熒光光譜，見附圖4。其光致發(fā)光譜帶由455nm藍(lán)色發(fā)射和480nm附近的藍(lán)綠色發(fā)射帶組成，該發(fā)射目前在暗室中可以明顯觀察到。
為了進(jìn)一步研究藍(lán)光波段的發(fā)光特性，我們對450nm的熒光強(qiáng)度衰減情況進(jìn)行了分析，在397nm(LD泵浦激光發(fā)射波長，35ps脈沖)激發(fā)光下測定其平均壽命約為93.16ns。
這種氧化物本體的發(fā)光行為還未見報道，從而奠定了我們從這一思維發(fā)現(xiàn)新發(fā)光材料的可行性；它的好處在于只要制備出純粹完美的晶體在一定的激發(fā)波長下就可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)光發(fā)射，而無需研究者去把樣品制備復(fù)雜化，或是設(shè)計(jì)出特殊的儀器光路?？梢灶A(yù)見，這將會為人們制備小型高功率藍(lán)綠固體激光器開拓新的發(fā)光材料來源。


圖1為無機(jī)發(fā)光材料光致發(fā)光一般示意圖(a)在基質(zhì)晶體H中的激活劑A和(b)在基質(zhì)晶格中既有敏化劑S又有激活劑A(選自Deluca，1980)；圖2為SLBO晶體結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2a表示三維結(jié)構(gòu)簡圖(為清晰起見，Sr-O化學(xué)鍵省略)，圖2b表示[101]方向上(SLBO)單元的投影圖；圖3a為SLBO的UV-VIS吸收譜，圖3b為SLBO微分吸收譜；圖4a為SLBO熒光發(fā)射譜，圖4b為SLBO熒光強(qiáng)度衰減曲線。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1. 關(guān)于化合物SLBO的合成，采用高溫固相合成方法在1073K燒結(jié)而成，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下
所用化學(xué)試劑的用量及配比如下SrCO30.296g(2mmol)上海精細(xì)化工研究所 Cr純度＞97.0％Li2CO30.296g(4mmol)中國新疆有色冶金研究所 Ar純度＞98.0％H3BO30.26g(4mmol，5％過量)云嶺化工廠 Cr純度＞99.0％具體操作方法如下按1∶2∶2的摩爾比例用分析天平準(zhǔn)確稱取0.296gSrCO3、0.296g Li2CO3、0.26g H3BO3，在通風(fēng)櫥中先將H3BO3在瑪瑙研缽里研磨均勻，再和其余的試劑混合并加入有機(jī)溶劑正己烷仔細(xì)混勻，然后將樣品裝入Pt坩堝里，放入箱式爐中分階段煅燒、研磨，最后在1073K下恒溫30h，經(jīng)緩慢冷卻到室溫后，堝體中粉體有無色塊狀晶體出現(xiàn)。對該晶體進(jìn)行單晶X-射線晶體學(xué)分析知其為SLBO，其晶體學(xué)參數(shù)如上述，結(jié)構(gòu)如圖2a和2b所示。
實(shí)施例2.關(guān)于SLBO晶體的生長，用自制的單晶生長爐，擬采用熔鹽法從助熔劑熔體中生長單晶(Flux growth)。具體操作用40mmol SrCO3、20mmol Li2CO3、40mmol H3BO3作為晶體生長的材料，60mmol Li2CO3、40mmol H3BO3作為助熔劑，將它們用正己烷混勻后放在Φ40×40mm的鉑坩鍋里密封，在爐中加熱將其熔融，并在1083K恒溫1～2天，然后以每小時0～2℃的速度降至573K，最后冷卻至室溫可得到一定尺寸的SLBO晶體。
權(quán)利要求
1.一種光致發(fā)光晶體材料硼酸鍶鋰，其特征在于它屬于單斜晶系，其空間群為P2(1)/n a＝6.4800 b＝6.6800 c＝6.8400 β＝109.410°V＝279.25()3。
2.一種權(quán)利要求1的光致發(fā)光晶體材料硼酸鍶鋰的制備方法，其特征在于采用熔鹽法從助熔劑熔體中生長單晶，以Li2CO3、H3BO3作助熔劑，將原料和助熔劑用正己烷混勻后置于鉑坩鍋里，在生長爐中加熱至熔融，并在1083K恒溫1～2天，然后以每小時0～2℃的速度降至573K，最后冷卻至室溫即可得到一定尺寸的硼酸鍶鋰單晶。
3.一種權(quán)利要求1的光致發(fā)光晶體材料硼酸鍶鋰的用途，其特征在于該晶體材料用于小型高功率藍(lán)綠固體激光器。
全文摘要
一種光致發(fā)光晶體材料硼酸鍶鋰，屬于單斜晶系，其空間群為P2(1)/n a＝6.4800 b＝6.6800 c＝6.8400 β＝109.410°V＝279.25()
文檔編號C09K11/63GK1504535SQ02153059
公開日2004年6月16日 申請日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者王海俠, 程文旦, 張 浩, 陳達(dá)貴, 吳東升 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所