一種光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā)光材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā)光材料及其應(yīng)用，尤其適用于紫外、 近紫外和藍(lán)光LED激發(fā)的光源，應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的顯示器、光源，場發(fā)射平板顯示器等多重激發(fā)源 的多色照明、顯示、顯像領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光材料是指一種能夠把從外界吸收的各種形式的能量轉(zhuǎn)換為非平衡光輻射的 功能材料。當(dāng)某種物質(zhì)受到諸如光的照射、外加電場、電子束轟擊、X射線輻照等激發(fā)后，只 要該物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它總要回到原來的平衡狀態(tài)，當(dāng)多余能量以熱輻射以外光的形 式發(fā)射出來就稱為該物質(zhì)的發(fā)光。根據(jù)激發(fā)方式的不同，這些發(fā)光被分為光致發(fā)光、電致發(fā) 光、陰極射線發(fā)光和閃爍發(fā)光等。在過去的一個(gè)世紀(jì)里，人們已經(jīng)切身體會(huì)到各種發(fā)光材料 在光源和照明領(lǐng)域的巨大發(fā)展，比如熒光燈、光發(fā)射二極管（LED)、陰極射線管（CRT)、平板 顯示器（FPD)和X射線斷層掃描（X-CT)等。直到現(xiàn)在，人們依然在尋找性能優(yōu)良的新型發(fā) 光材料以滿足紫外、近紫外和藍(lán)光LED激發(fā)光源，以及場發(fā)射平板顯示器等照明和顯示領(lǐng) 域日益增長的需求。
[0003] 近年來，一種新穎的發(fā)光現(xiàn)象-應(yīng)力發(fā)光引起了人們的極大興趣。應(yīng)力發(fā)光是一 種由機(jī)械力作用于固體材料而導(dǎo)致其發(fā)光的現(xiàn)象，可用于應(yīng)力傳感器、應(yīng)力實(shí)時(shí)可視化監(jiān) 測和結(jié)構(gòu)的健康診斷等方面。近期，隨著高亮度、可持續(xù)發(fā)光材料的開發(fā)，應(yīng)力發(fā)光在多色 顯示和白光照明燈領(lǐng)域也展現(xiàn)出誘人的實(shí)用前景。
[0004] 發(fā)光材料在顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用依賴于材料的發(fā)射波長（即顏色）和發(fā)光亮 度。如何實(shí)現(xiàn)在調(diào)節(jié)材料發(fā)射波長的同時(shí)保證發(fā)光的高亮度一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)。此外， 隨著信息功能材料研究、開發(fā)的深入和器件微、小型化及集成化的迅速發(fā)展，對(duì)材料和功能 提出了越來越高的要求，希望在一種材料中實(shí)現(xiàn)越來越多的功能，如多重激發(fā)源下的發(fā)光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不同，提供一種光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā) 光材料及其應(yīng)用。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 本發(fā)明中光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā)光材料，其化學(xué)表達(dá)式CaZn1 xMnx0S，0 < X彡0. 1。其中二價(jià)的Mn為發(fā)光中心離子，本發(fā)明即通過改變發(fā)光中心Mn2+的摻雜濃度 實(shí)現(xiàn)發(fā)光顏色由黃至紅的連續(xù)可調(diào)。
[0008] 可用于本發(fā)明的發(fā)光材料的制備方法多種多樣，如高溫固相法、溶膠凝膠法、磁控 濺射法、燃燒法、氣相沉積法、水溶液法等。
[0009] 本發(fā)明以固相法制備該發(fā)光材料為例（但不僅限于該方法），制備工藝步驟包括：
[0010] (1)按元素化學(xué)計(jì)量比稱取含元素 Ca、Zn、Mn、0和S的單質(zhì)或化合物原料，如CaO、 ZnS和MnCO3，加入去離子水或無水乙醇研磨、混合均勾，于50~100°C烘箱中烘干得到混合 粉料；
[0011] (2)將步驟（1)所得的混合粉料在空氣或氧氣中于700~900°C下預(yù)燒，預(yù)燒保溫 時(shí)間為1~5小時(shí)；
[0012] (3)將冷卻后的預(yù)燒產(chǎn)物研磨混勻后，在氮?dú)饣驓鍤庵杏?000~1300°C下煅燒， 煅燒保溫時(shí)間為2~10小時(shí)；
[0013] (4)將步驟⑶得到的煅燒產(chǎn)物冷卻后進(jìn)行粉碎、研磨、清洗除雜、烘干，即得到粉 末狀高亮度多功能發(fā)光材料。
[0014] 本發(fā)明的特點(diǎn)是：
[0015] (1)本發(fā)明涉及的光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā)光材料，可對(duì)多種激發(fā)方式做出發(fā) 光反應(yīng)，包括紫外光、近紫外光和藍(lán)光激發(fā)的光致發(fā)光，各種機(jī)械作用激發(fā)的應(yīng)力發(fā)光，以 及電子激發(fā)的陰極射線發(fā)光和場發(fā)射。
[0016] (2)本發(fā)明涉及的光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā)光材料，可通過控制材料中發(fā)光中 心Mn 2+的摻雜濃度實(shí)現(xiàn)多重發(fā)光顏色由黃至紅的連續(xù)調(diào)控。
[0017] (3)本發(fā)明涉及的光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā)光材料，具有高亮度的多重發(fā)光。在 本發(fā)明所描述的較大范圍Mn 2+摻雜濃度下，材料的發(fā)光強(qiáng)度在明亮環(huán)境下肉眼清晰可見。
[0018] (4)本發(fā)明涉及的光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā)光材料，可以廣泛用于紫外、近紫外 和藍(lán)光LED激發(fā)的光源，應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的顯示器、光源，場發(fā)射平板顯示器等多重激發(fā)源的多色 照明、顯示、顯像領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0019] 圖1為CaZnOS粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)卡片（01-072-3547)和光色可調(diào)的高亮度多功能發(fā) 光材料CaZn 1 xMnx0S的X射線粉末衍射圖，實(shí)施例1 :x = 0 ;實(shí)施例6 :x = 0. 005 ;實(shí)施例8 : X = 0· 02 ;實(shí)施例 11 :x = 0· 06 ;實(shí)施例 13 :x = 0· 1。
[0020] 圖2中（a)為實(shí)施例1、5樣品的光致發(fā)光光譜；(b)為實(shí)施例2-7樣品的光致發(fā) 光光譜；（c)為實(shí)施例6-13樣品的光致發(fā)光光譜；(d)為實(shí)施例6-13樣品光致發(fā)光光譜的 放大圖。
[0021] 圖3中（a)為實(shí)施例1、4樣品的應(yīng)力發(fā)光光譜；(b)為實(shí)施例2-7樣品的應(yīng)力發(fā) 光光譜；（c)為實(shí)施例6-13樣品的應(yīng)力發(fā)光光譜；(d)為實(shí)施例6-13樣品應(yīng)力發(fā)光光譜的 放大圖。
[0022] 圖4中（a)為實(shí)施例1、5樣品的陰極射線發(fā)光光譜；(b)為實(shí)施例2、4、6、7樣品的 陰極射線發(fā)光光譜；（c)為實(shí)施例6-8、10-13樣品的陰極射線發(fā)光光譜；（d)為實(shí)施例6-8、 10-13樣品陰極射線發(fā)光光譜的放大圖。
[0023] 圖5為實(shí)施例1-13樣品多重發(fā)光光譜的色坐標(biāo)圖。 具體實(shí)施方案
[0024] 以下通過特定的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。應(yīng)理解，本 發(fā)明提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還存在其它方法步驟，或在 這些明確提到的步驟之前還可以插入其它方法步驟；還應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本 發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號(hào)僅為鑒別各方法 步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì) 關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0025] 表一中本發(fā)明的實(shí)施例1-13樣品均采用高溫固相合成法制備，制備過程如下：
[0026] (1)按化學(xué)計(jì)量比稱取原材料CaO、ZnS和MnCO3,加