中文摘要：

氮/氮氧化物发光材料已成为当前无机发光材料的研究热点及半导体照明新型发光材料的发展方向，但高压氮化合成的难题已成为阻碍其发展及应用的瓶颈。本项目拟在前期工作基础上，以能较好代表氮化物发光材料的(Ca,Sr)AlSiN3:Eu为对象，通过试验研究，结合热力学、动力学分析，从原材料性质、物料扩散、界面反应、氮化还原合成过程等方面系统研究其常压高温氮化还原法制备的机理，并探讨常压下晶格活化效应及助熔剂作用等加快反应速度、提高氮化率、改善产物结晶度的方法及理论依据，切实提升材料的光色及结晶性能，并获得简易、高效的新型氮化物发光材料常压制备的共性技术及理论基础，为更多氮化物发光材料的开发提供基础数据积累及技术指导，推动新型氮化物发光材料研究开发进程，并为建立其简易的产业制备技术奠定基础。

结论摘要：

本课题以(Ca,Sr)AlSiN3:Eu氮化物红色荧光粉为研究对象，通过对其常压高温氮化还原法制备机理的研究，解析了合成过程中物料优选、扩散、化学反应等过程及其与制备技术参数的关系，掌握了常压下原材料优化、晶格活化、助熔剂强化焙烧等加快反应速度、提高氮化率、改善产物结晶度的方法，获得了简易、高效的新型氮化物常压高温氮化还原法制备的共性技术及其理论基础，切实提升了材料的光色及颗粒性能。课题组利用XRD、SEM等手段研究了(Sr,Ca)AlSiN3:Eu红色荧光粉常压焙烧过程中的晶粒生长情况，发现其晶型在正常状态下受界面反应控制而形成长条形或薄片状晶粒。因此从晶粒生长过程入手，确定了影响扩散机制的要素，如温度、气氛、时间等，并对上述因素进行了可控放大和梯度控制；同时人工干预晶粒生长过程，最终获得径向明显生长、晶体发育完整且晶界清晰的氮化物红粉晶粒，其光色性能得到了较大提升。通过分析发光中心晶体场环境对发光性能的影响，得到晶体组成与光色性能调谐的关系。采用组分调控得到一系列可与不同蓝光LED匹配、发射波长在610～640 nm可调的氮化物红色荧光粉。而通过控制发光中心猝灭浓度与杂质氧含量的关系能够有效改善荧光粉的发光效率。通过固溶相Si2N2O以及氧族非金属元素的掺杂则得到了半峰宽明显宽化的样品，可以适应更广泛的白光LED需求。研究了氮化物红粉在高温以及水氧环境等极端条件下的耐候性能，发现(Sr,Ca)AlSiN3:Eu中的激活剂离子处于一个相对刚性的环境，性能稳定，不易被氧化。但基质在水氧环境中易发生结构崩塌，从而造成器件长时间使用后光效和显色性能的下降。课题组在此基础上辅助强化了制备过程中有害杂质的隔离与防护，减少了高能缺陷以抑制结构崩塌，从而得到高稳定性的氮化物红粉。课题组通过晶体场耦合和发光中心调控，开发出了一款新型氮氧化物绿粉Ba3Si6O12N2:Eu2+，该粉可在300-450 nm区域高效激发，并实现470-560 nm黄绿光区域的发射，而且温度特性较好，是一款潜在的高效背光源用绿色荧光粉。本项目的实施发展了高性能氮化物发光材料的常压高温氮化还原制备方法，为我国氮化物发光材料的开发及其常压产业化制备技术的建立提供基础数据积累及技术指导。共协助培养研究生4名，发表学术论文7篇，申请国家发明专利12项，PCT发明专利2项，全面达到了课题任务书的要求。