專利名稱：發(fā)光材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里所述的實施方案通常涉及發(fā)光材料、發(fā)光裝置、和制造發(fā)光材料的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)白光裝置是通過例如將用藍光激發(fā)時發(fā)紅光的發(fā)光材料、用藍光激發(fā)時發(fā)綠光的發(fā)光材料、和藍色LED組合來配置的。當使用受到藍光激發(fā)時發(fā)黃光的發(fā)光材料時，該發(fā)白光的裝置可以通過使用更少種類的發(fā)光材料來配置。同樣發(fā)黃光的發(fā)光材料例如Eu-活化的正硅酸鹽發(fā)光材料是已知的。這里日益需要發(fā)黃光的發(fā)光材料來改進溫度性能、量子效率和發(fā)光發(fā)射光譜半寬(luminescence emission spectrum half width)。


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

發(fā)明內(nèi)容
通常，根據(jù)一種實施方案，一種發(fā)光材料，當用在250_500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，表現(xiàn)出在500-600nm波長范圍內(nèi)的發(fā)光峰，并因此它是一種能夠發(fā)射黃色-綠色到橙色范圍光的發(fā)光材料。因為這種實施方案的發(fā)光材料主要發(fā)射黃色區(qū)域的光，因此它在下文中被稱作“發(fā)黃光的發(fā)光材料”。該發(fā)光材料包括母料，該母料具有基本與Sr2Si7Al3ON13的晶體結(jié)構(gòu)相同的晶體結(jié)構(gòu)。該母料是通過Ce來活化的。這種實施方案的發(fā)黃光的發(fā)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,并且一部分的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(fā)光中心元素Ce代替了至少一部分的M。M代表Sr，并且一部分的Sr可以用選自Ba、Ca和Mg中的至少一種來取代。即使基于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(chǎn)生。當至少0.1mo 1%的M被Ce代替時，能夠獲得足夠的發(fā)光效率。M的總量可以被Ce代替(X=I)。當X小于0.5時，能夠盡可能多地抑制發(fā)光概率(濃度猝滅)的降低。所以，X優(yōu)選是0.001-0.5。當包含發(fā)光中心兀素Ce時,這種實施方案的發(fā)光材料表現(xiàn)出發(fā)黃色-綠色到橙色區(qū)域的光，即，當用在250-500nm波長范圍具有發(fā)射峰的光來激發(fā)時，發(fā)出在500-600nm波長范圍內(nèi)具有峰的光。就此而言，在包含基于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(zhì)時，不會削弱期望的特性。其例子包括 Tb、Eu 和 Mn。當y小于0.8，晶體缺陷增加，這導(dǎo)致了效率降低。另一方面，當y超過1.1時，過量的堿土金屬作為多相沉淀，這導(dǎo)致發(fā)光性能降低。I優(yōu)選是0.85-1.06。當Z小于2時，過量的Si作為多相沉淀，這導(dǎo)致了發(fā)光性能降低。另一方面，當z超過3.5時，過量的Al作為多相沉淀，這導(dǎo)致了發(fā)光性能降低。z優(yōu)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(yōu)選是0.001-0.8。當(z-u)小于1.8時，保持這種實施方案的晶體結(jié)構(gòu)變得不可能。在一些情況中，產(chǎn)生多相，并且因此沒有發(fā)揮出這種實施方案的效果。當(u+w)小于13或者超過15時，保持這種實施方案的晶體結(jié)構(gòu)同樣變得不可能。在一些情況中，產(chǎn)生多相，并且因此沒有發(fā)揮出這種實施方案的效果。(z-u)優(yōu)選是2或者更大，和(u+w)優(yōu)選是13.2-14.2。因為根據(jù)這種實施方案的發(fā)光材料具有全部的情況，當用在250_500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，它會高效發(fā)出具有寬的發(fā)光發(fā)射光譜半寬的黃光。因此，獲得了顏色再現(xiàn)性能優(yōu)異的白光。此外，根據(jù)這種實施方案的發(fā)黃光的發(fā)光材料具有良好的溫度性能。
這種實施方案的發(fā)黃光的發(fā)光材料可以如下來獲得使用Sr2Al3Si7ON13族晶體作為基礎(chǔ)材料，用其他元素代替Sr、Si、Al、0或者N(晶體的組成元素)，并且溶解其他金屬元素例如Ce。該晶體結(jié)構(gòu)可以通過這樣的取代來改變。但是，不太經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況，在其中原子位置發(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)黃光的發(fā)光材料的基礎(chǔ)晶體結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變的范圍內(nèi)發(fā)揮。這種實施方案的發(fā)光材料的晶格常數(shù)和M-N和M-O的化學鍵長度(緊鄰的原子間距)可以不同于Sr2Al3Si7ON13的這些。如果變化小于Sr2Al3Si7ON13的晶格常數(shù)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(jié)構(gòu)。晶格常數(shù)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，并且它的晶格常數(shù)如下a=l 1.8A，b=2 1.6 A，和C=5 01 A。此外，晶體屬于空間群 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(quán)利要求
1.一種發(fā)光材料，當用發(fā)射峰在250-500nm的波長范圍的光激發(fā)時，該發(fā)光材料表現(xiàn)出在500-600nm的波長范圍內(nèi)的發(fā)光峰，該發(fā)光材料的特征在于具有下式I所代表的組成 (MhCex)2yAlzSi10-ANw 式 I 其中M代表Sr,并且一部分的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(jù)權(quán)利要求I的發(fā)光材料，特征在于在通過使用Cu-Ka線的Bragg-Brendano方法，該發(fā)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(jù)權(quán)利要求I的發(fā)光材料，特征在于X是O.001-0. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的發(fā)光材料，特征在于y是O.85-1. 06。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的發(fā)光材料，特征在于z是2.5-3. 3。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的發(fā)光材料，特征在于u是O.001-0. 8。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的發(fā)光材料，特征在于z-u是2或者更大。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的發(fā)光材料，特征在于u+w是13.2-14. 2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項的發(fā)光材料，特征在于15at%或者更少的Ce用其他元素取代。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項的發(fā)光材料，特征在于該發(fā)光材料具有斜方晶系晶體結(jié)構(gòu)。
11.一種發(fā)光裝置，特征在于其包括 發(fā)光元件，其發(fā)射具有250-500nm波長范圍的發(fā)射峰的光；和發(fā)光層，其包含通過接收來自發(fā)光元件的光而發(fā)射出黃色光的發(fā)光材料，該發(fā)射黃色光的發(fā)光材料包含權(quán)利要求1-10任一項的發(fā)光材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)光裝置，特征在于其進一步包括 散熱性絕緣基底，在該基底上放置有所述的發(fā)光元件， 其中該發(fā)光層是圓頂形的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)光裝置，特征在于該發(fā)光層進一步包含選自用藍光激發(fā)發(fā)射綠光的發(fā)光材料、和用藍光激發(fā)發(fā)射紅光的發(fā)光材料中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)光裝置，特征在于該發(fā)光元件發(fā)射具有250-400nm波長范圍的峰的紫外線，和該發(fā)光層進一步包含用紫外線激發(fā)發(fā)藍光的發(fā)光材料。
15.—種用于制造權(quán)利要求1-10任一項的發(fā)光材料的方法,特征在于其包括 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(fā)明提供一種發(fā)光材料。根據(jù)一種實施方案，當用在250-500nm的波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，該發(fā)光材料表現(xiàn)出在500-600nm的波長范圍內(nèi)的發(fā)光峰。該發(fā)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，并且一部分的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(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者福田由美, 三石嚴, K·阿爾貝薩 申請人:株式會社東芝