發光材料的製作方法

2023-07-13 11:13:31 2

專利名稱：發光材料的製作方法
技術領域：
這裡所述的實施方案通常涉及發光材料、發光裝置、和製造發光材料的方法。
背景技術：
發白光裝置是通過例如將用藍光激發時發紅光的發光材料、用藍光激發時發綠光的發光材料、和藍色LED組合來配置的。當使用受到藍光激發時發黃光的發光材料時，該發白光的裝置可以通過使用更少種類的發光材料來配置。同樣發黃光的發光材料例如Eu-活化的正矽酸鹽發光材料是已知的。這裡日益需要發黃光的發光材料來改進溫度性能、量子效率和發光發射光譜半寬(luminescence emission spectrum half width)。


圖1A、1B和IC是表示Sr2Al3Si7ON13晶體結構的圖；圖2是表示一種實施方案的發光裝置的結構的示意圖；圖3是表示另一實施方案的發光裝置的結構的示意
圖4表示了實施例I的發光材料的XRD圖案；圖5是表不實施例I的發光材料的發光發射光譜的圖；圖6是表示實施例I的發光材料的溫度性能的圖；圖7表示了實施例2的發光材料的XRD圖案；圖8表示了實施例3的發光材料的XRD圖案；圖9表示了實施例4的發光材料的XRD圖案；圖10表示了實施例5的發光材料的XRD圖案；圖11表示了實施例6的發光材料的XRD圖案；圖12表示了實施例7的發光材料的XRD圖案；圖13表示了實施例8的發光材料的XRD圖案；圖14表示了實施例9的發光材料的XRD圖案；圖15表示了實施例10的發光材料的XRD圖案；圖16表示了實施例11的發光材料的XRD圖案；圖17表示了實施例12的發光材料的XRD圖案；圖18表示了實施例13的發光材料的XRD圖案；圖19表示了實施例14的發光材料的XRD圖案；圖20表示了實施例15的發光材料的XRD圖案；
圖21表示了實施例16的發光材料的XRD圖案；圖22表示了實施例17的發光材料的XRD圖案；和圖23是表示實施例13的發光材料的溫度性能的圖。

發明內容
通常，根據一種實施方案，一種發光材料，當用在250_500nm波長範圍內具有發射峰的光激發時，表現出在500-600nm波長範圍內的發光峰，並因此它是一種能夠發射黃色-綠色到橙色範圍光的發光材料。因為這種實施方案的發光材料主要發射黃色區域的光，因此它在下文中被稱作「發黃光的發光材料」。該發光材料包括母料，該母料具有基本與Sr2Si7Al3ON13的晶體結構相同的晶體結構。該母料是通過Ce來活化的。這種實施方案的發黃光的發光材料的組成是用下式I表不的:(M1^xCex) 2yAlzSi10_zOuNw 式1(其中M代表Sr,並且一部分的Sr可以用選自Ba、Ca和Mg中的至少一種來取代。X、y、z、u和w滿足下面的條件:0〈x ≤ 1，0.8 ≤ y ≤1.1，2 ≤ z ≤ 3.5，u≤ 1，1.8≤z-u,和 13 ≤u+w≤ 15)。如上式I所示，發光中心元素Ce代替了至少一部分的M。M代表Sr，並且一部分的Sr可以用選自Ba、Ca和Mg中的至少一種來取代。即使基於M的總量，包含了 15at%、更理想的10at%或者更少量的選自Ba、Ca和Mg中的至少一種，也沒有促進多相的產生。當至少0.1mo 1%的M被Ce代替時，能夠獲得足夠的發光效率。M的總量可以被Ce代替(X=I)。當X小於0.5時，能夠儘可能多地抑制發光概率(濃度猝滅)的降低。所以，X優選是0.001-0.5。當包含發光中心兀素Ce時,這種實施方案的發光材料表現出發黃色-綠色到橙色區域的光，即，當用在250-500nm波長範圍具有發射峰的光來激發時，發出在500-600nm波長範圍內具有峰的光。就此而言，在包含基於Ce的總量為15at%、更理想的10at%或者更低量的其他元素例如不可避免的雜質時，不會削弱期望的特性。其例子包括 Tb、Eu 和 Mn。當y小於0.8，晶體缺陷增加，這導致了效率降低。另一方面，當y超過1.1時，過量的鹼土金屬作為多相沉澱，這導致發光性能降低。I優選是0.85-1.06。當Z小於2時，過量的Si作為多相沉澱，這導致了發光性能降低。另一方面，當z超過3.5時，過量的Al作為多相沉澱，這導致了發光性能降低。z優選是2.5-3.3。當u超過I時，效率隨著晶體缺陷的增加而降低。u優選是0.001-0.8。當(z-u)小於1.8時，保持這種實施方案的晶體結構變得不可能。在一些情況中，產生多相，並且因此沒有發揮出這種實施方案的效果。當(u+w)小於13或者超過15時，保持這種實施方案的晶體結構同樣變得不可能。在一些情況中，產生多相，並且因此沒有發揮出這種實施方案的效果。(z-u)優選是2或者更大，和(u+w)優選是13.2-14.2。因為根據這種實施方案的發光材料具有全部的情況，當用在250_500nm波長範圍內具有發射峰的光激發時，它會高效發出具有寬的發光發射光譜半寬的黃光。因此，獲得了顏色再現性能優異的白光。此外，根據這種實施方案的發黃光的發光材料具有良好的溫度性能。
這種實施方案的發黃光的發光材料可以如下來獲得使用Sr2Al3Si7ON13族晶體作為基礎材料，用其他元素代替Sr、Si、Al、0或者N(晶體的組成元素)，並且溶解其他金屬元素例如Ce。該晶體結構可以通過這樣的取代來改變。但是，不太經常出現這樣的情況，在其中原子位置發生很大的變化到這樣的程度，即，骨架原子之間的化學鍵斷裂。原子位置是由晶體結構賦予的，該位置表示了原子及其坐標。這種實施方案的效果可以在這種實施方案的發黃光的發光材料的基礎晶體結構不發生改變的範圍內發揮。這種實施方案的發光材料的晶格常數和M-N和M-O的化學鍵長度(緊鄰的原子間距)可以不同於Sr2Al3Si7ON13的這些。如果變化小於Sr2Al3Si7ON13的晶格常數和Sr2Al3Si7ON13中(Sr-N和Sr-O)的化學鍵長度的± 15%，則這種情況定義為不變的晶體結構。晶格常數可以通過X射線衍射或者中子衍射來確定，而M-N和M-O化學鍵長度(緊鄰原子間距)可以由原子坐標來計算。Sr2Al3Si7ON13的晶 體具有斜方晶系體系，並且它的晶格常數如下a=l 1.8A，b=2 1.6 A，和C=5 01 A。此外，晶體屬於空間群 Pna21。Sr2Al3Si7ON13 (Sr-N 和 Sr-ο)的化學鍵長度可以由下表I所示的原子坐標來計算。表I
權利要求
1.一種發光材料，當用發射峰在250-500nm的波長範圍的光激發時，該發光材料表現出在500-600nm的波長範圍內的發光峰，該發光材料的特徵在於具有下式I所代表的組成 (MhCex)2yAlzSi10-ANw 式 I 其中M代表Sr,並且一部分的Sr可以用選自Ba、Ca和Mg中的至少一種取代；x、y、z、u和w滿足下面的條件0〈x ≤ 1，0· 8 ≤ y ≤ I. 1，2 ≤ z ≤ 3. 5，u ≤ 1，1.8≤ Z-U，和 13 ≤ u+w ≤ 15。
2.根據權利要求I的發光材料，特徵在於在通過使用Cu-Ka線的Bragg-Brendano方法，該發光材料在X射線衍射中具有在下面的衍射角(2 Θ )的至少10個峰15. 05-15. 15、·23. 03-23. 13,24. 87-24. 97,25. 7-25. 8,25. 97-26. 07,29. 33-29. 43,30. 92-31. 02、·31. 65-31. 75,31. 88-31. 98,33. 02-33. 12,33. 59-33. 69,34. 35-34. 45,35. 2-35. 3、·36.02-36. 12,36. 55-36. 65,37. 3-37. 4、和 56. 5-56. 6。
3.根據權利要求I的發光材料，特徵在於X是O.001-0. 5。
4.根據權利要求I的發光材料，特徵在於y是O.85-1. 06。
5.根據權利要求I的發光材料，特徵在於z是2.5-3. 3。
6.根據權利要求I的發光材料，特徵在於u是O.001-0. 8。
7.根據權利要求I的發光材料，特徵在於z-u是2或者更大。
8.根據權利要求I的發光材料，特徵在於u+w是13.2-14. 2。
9.根據權利要求1-8任一項的發光材料，特徵在於15at%或者更少的Ce用其他元素取代。
10.根據權利要求1-9任一項的發光材料，特徵在於該發光材料具有斜方晶系晶體結構。
11.一種發光裝置，特徵在於其包括 發光元件，其發射具有250-500nm波長範圍的發射峰的光；和發光層，其包含通過接收來自發光元件的光而發射出黃色光的發光材料，該發射黃色光的發光材料包含權利要求1-10任一項的發光材料。
12.根據權利要求11的發光裝置，特徵在於其進一步包括 散熱性絕緣基底，在該基底上放置有所述的發光元件， 其中該發光層是圓頂形的。
13.根據權利要求11的發光裝置，特徵在於該發光層進一步包含選自用藍光激發發射綠光的發光材料、和用藍光激發發射紅光的發光材料中的至少一種。
14.根據權利要求11的發光裝置，特徵在於該發光元件發射具有250-400nm波長範圍的峰的紫外線，和該發光層進一步包含用紫外線激發發藍光的發光材料。
15.—種用於製造權利要求1-10任一項的發光材料的方法,特徵在於其包括 將選自M的氮化物和碳化物的M原材料，選自Al的氮化物、氧化物和碳化物的Al原材料，選自Si的氮化物、氧化物和碳化物的Si原材料，和選自Ce的氧化物、氮化物和碳酸鹽的Ce原材料進行混合，從而獲得混合物；和加熱該混合物。
全文摘要
本發明提供一種發光材料。根據一種實施方案，當用在250-500nm的波長範圍內具有發射峰的光激發時，該發光材料表現出在500-600nm的波長範圍內的發光峰。該發光材料具有下式1所代表的組成(M1-xCex)2yAlzSi10-zOuNw 式1，其中M代表Sr，並且一部分的Sr可以用選自Ba、Ca和Mg中的至少一種取代；x、y、z、u和w滿足下面的條件0<x≤l，0.8≤y≤1.1，2≤z≤3.5，u≤1，1.8≤z-u，和13≤u+w≤15。
文檔編號C09K11/80GK103113895SQ201210315909
公開日2013年5月22日 申請日期2012年8月30日 優先權日2011年11月16日
發明者福田由美, 三石嚴, K·阿爾貝薩 申請人:株式會社東芝