熒光物質(zhì)、發(fā)光器件以及用于生產(chǎn)熒光物質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及熒光物質(zhì)、發(fā)光器件以及用于生產(chǎn)熒光物質(zhì)的方法具體地，根據(jù)本發(fā)明的熒光物質(zhì)在具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的激勵(lì)下發(fā)出具有500到600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的熒光，所述熒光物質(zhì)在560nm具有4×10-5或更小光吸收系數(shù)α560nm。該物質(zhì)通過(guò)下列公式(1)來(lái)表示：(M1-xCex)2yAlzSi10-zOuNw(1)。在該公式中，M是從由Ba、Sr、Ca、Mg、Li、Na和K構(gòu)成的組中選擇的金屬元素；而x，y，z，u和w是分別滿足下列條件的變量：0＜x≤1，0.8≤y≤1.1，2≤z≤3.5，u≤1，1.8≤z-u以及13≤u+w≤15。
【專利說(shuō)明】熒光物質(zhì)、發(fā)光器件以及用于生產(chǎn)熒光物質(zhì)的方法
[0001]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2012年9月25日提出的在前的日本專利申請(qǐng)N0.2012-211074，并要求它的優(yōu)先權(quán)的利益，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)的各實(shí)施例涉及熒光物質(zhì)、發(fā)光器件，以及用于生產(chǎn)熒光物質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]白光發(fā)光器件包括,例如,藍(lán)光LED、在藍(lán)光激勵(lì)下發(fā)出紅光的突光物質(zhì)，以及在藍(lán)光激勵(lì)下發(fā)出綠光的另一種熒光物質(zhì)，的組合。然而，如果包含在藍(lán)光激勵(lì)下發(fā)出黃光的熒光物質(zhì)，則可以通過(guò)使用較少類型的熒光物質(zhì)，來(lái)生產(chǎn)白光發(fā)光器件。黃光發(fā)光熒光物質(zhì)包括Eu激活的原硅酸鹽熒光體。 [0005]對(duì)黃光發(fā)光熒光物質(zhì)的使用進(jìn)行了各種學(xué)習(xí)，相應(yīng)地，對(duì)熒光物質(zhì)在溫度特性、量子產(chǎn)額以及顏色呈現(xiàn)屬性方面的要求已提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種熒光物質(zhì)，所述熒光物質(zhì)在具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的激勵(lì)下發(fā)出具有500到600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的熒光，所述熒光物質(zhì)在560nm具有4X10-5或更小的光吸收系數(shù)a 560nm,以及所述突光物質(zhì)通過(guò)下列公式(I)來(lái)表示:(Ml-xCex)2yAlzSilO-zOuNw(l)，其中，M 是從由 Ba、Sr、Ca、Mg、L1、Na 和K構(gòu)成的組中選擇的金屬元素；而X、1、z、u和w是分別滿足下列條件的變量:0 < X < I,0.8 ≤ y ≤ 1.1，2 ≤ z ≤ 3.5，u ≤ 1，1.8 ≤ z-u 以及 13 ( u+w ( 15。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)光器件，包括:輻射具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的發(fā)光元件，以及包含當(dāng)接收來(lái)自所述發(fā)光元件的光時(shí)發(fā)出黃光的熒光體的發(fā)光層；其中黃光發(fā)光熒光體是根據(jù)本發(fā)明所述的熒光物質(zhì)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種發(fā)光器件，包括:輻射具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的發(fā)光元件，以及包含當(dāng)從所述發(fā)光元件接收光時(shí)發(fā)出黃光的熒光體和當(dāng)從所述發(fā)光元件接收光時(shí)發(fā)出藍(lán)光的另一種熒光體的發(fā)光層；其中黃光發(fā)光熒光體是根據(jù)本發(fā)明所述的熒光物質(zhì)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種用于產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明所述的熒光物質(zhì)的方法，包括下列步驟:混合從M的氮化物和碳化物中選擇的材料M，從Al的氮化物，氧化物和碳化物中選擇的材料Al，從Si的氮化物，氧化物和碳化物中選擇的材料Si，以及從Ce的氧化物，氮化物和碳酸鹽中選擇的材料Ce，以獲取混合物；以及焙燒所述混合物。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1 示出了 晶體結(jié)構(gòu) Sr2Al3Si7ON13O[0011]圖2示出了示意地示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件的垂直截面圖。
[0012]圖3示出了示意地示出了根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)光器件的垂直截面圖。
[0013]圖4示出了在例子I和比較例子I中獲得的熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。
[0014]圖5示出了在例子I和比較例子I中獲得的熒光物質(zhì)的吸收光譜。
[0015]圖6示出了在例子I和比較例子I中獲得的熒光物質(zhì)的吸收光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在將參考各個(gè)附圖來(lái)說(shuō)明各實(shí)施例。
[0017]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種熒光物質(zhì)，該熒光物質(zhì)在具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的激勵(lì)下發(fā)出具有500到600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的熒光，所述熒光物質(zhì)在560nm具有4X 10_5或更小光吸收系數(shù)a 56(lnm。該熒光物質(zhì)通過(guò)下列公式(I)來(lái)表示:
[0018](MhCex)2yAlzSiltrzOuNw (I)
[0019]其中，M是從由Ba、Sr、Ca、Mg、L1、Na和K構(gòu)成的組中選擇的金屬元素；而x, y, z,u和w是分別滿足下列條件的變量:
[0020]O < X ^ I，
[0021]0.8 ^ y ^ 1.1,
[0022]2 ^ z ^ 3.5,
[0023]U^l,
[0024]1.8 ≤ z-u 以及
[0025]13 ^ u+w ^ 15。
[0026]下面將詳細(xì)地描述實(shí)施例。
[0027]根據(jù)該實(shí)施例的熒光物質(zhì)在具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的激勵(lì)下發(fā)出具有500到600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的熒光，因此，是能夠輻射淺黃綠到橙色的顏色范圍的光的熒光體。由于主要發(fā)黃色光，因此，該熒光物質(zhì)下面常常簡(jiǎn)稱為“黃光發(fā)光熒光體”。黃光發(fā)光熒光體的特征在于吸收少量的發(fā)射波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光。具體而言，本實(shí)施例的熒光物質(zhì)在560nm具有4X 10_5的或更小，優(yōu)選地，2 X 10_5或更小，的吸收系數(shù)(a 560nm)。熒光物質(zhì)包括與Sr2Si7Al3ON13晶體結(jié)構(gòu)基本上相同的基質(zhì)，而該基質(zhì)利用諸如Ce之類的發(fā)射中心兀素來(lái)激活。根據(jù)本實(shí)施例的黃光發(fā)光突光體通過(guò)下列公式(I)來(lái)表不:
[0028](MhCex)2yAlzSiic1-ZOuNw (I).[0029]在該公式中，M是從由Ba、Sr、Ca、Mg、L1、Na和K構(gòu)成的組中選擇的金屬元素，并優(yōu)選地，是Sr ;而X, y, ζ, u和w是分別滿足下列條件的變量:
[0030]O < X ≤ 1，優(yōu)選地，0.001 ≤ X ≤0.5，
[0031]0.8 ^ y ^ 1.1，優(yōu)選地，0.85 ^ y ^ 1.06，
[0032]2 ≤ζ≤3.5，優(yōu)選地，2.5≤ζ≤3.3，
[0033]u ≤1，優(yōu)選地，0.001 ≤ u ≤ 0.8，
[0034]1.8^ z-u,優(yōu)選地,2.0 ^ ζ—u,以及
[0035]13 ^ u+w ^ 15,優(yōu)選地，13.2 ^ u+w ^ 14.2。
[0036]金屬元素M優(yōu)選地是Sr，以便發(fā)射光譜可以具有位于適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的峰值。兩個(gè)或更多元素可以組合使用，作為金屬元素M。[0037]在該公式中，Ce充當(dāng)發(fā)射中心元素。從由Tb、Eu和Mn構(gòu)成的組中選擇的一個(gè)或多個(gè)元素可以與Ce組合地用作發(fā)射中心元素。[0038]如上述公式(I)所示，金屬元素M至少部分地替換為發(fā)射中心元素Ce。由于包含作為發(fā)射中心元素的Ce，因此，本實(shí)施例的熒光物質(zhì)發(fā)射淺黃綠色到橙色的顏色范圍內(nèi)的光，即，當(dāng)由具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光激發(fā)時(shí)，具有500到600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的熒光。如果至少0.1mol %的金屬元素M替換為Ce (即，如果x是至少0.001)，則熒光物質(zhì)可以具有足夠的發(fā)光效率。金屬元素M可以完全地替換為Ce (即，X可以是I)，但是，與Ce的置換比優(yōu)選地是50mol %或更小(即，x優(yōu)選地是0.5或更小)，以便避免降低發(fā)射概率(這種降低常常簡(jiǎn)稱為“濃度猝滅”)。相應(yīng)地，變量X —定滿足條件O < X < 1，優(yōu)選地,0.001 ^ X ^ 0.5。
[0039]變量y是0.8或更高，優(yōu)選地，0.85或更高，以便避免晶體缺陷的形成，并防止效率的降低。然而，另一方面，變量I 一定是1.1或更小，優(yōu)選地，1.06或更小，以便多余的堿土金屬不能以變型的相的形式沉積以降低發(fā)光效率。相應(yīng)地，變量y—定滿足條件
0.8≤X≤1.1，優(yōu)選地，0.85≤X≤1.06。
[0040]變量z —定是2或更高，優(yōu)選地，2.5或更高，以便多余Si不能以變型的相的形式沉積以降低發(fā)光效率。然而，另一方面，如果它大于3.5，多余Al可能以變型的相的形式沉積以降低發(fā)光效率。因此，變量z—定是3.5或更小，優(yōu)選地，3.3或更小。相應(yīng)地，變量z一定滿足條件2≤z≤3.5，優(yōu)選地，2.5≤z≤3.3。
[0041]變量u—定是I或更小，優(yōu)選地，0.8或更小，以便晶體缺陷不能增大以降低發(fā)光效率。然而，另一方面，它優(yōu)選地是0.001或更高，以便維持所希望的晶體結(jié)構(gòu)，并使發(fā)射光譜的波長(zhǎng)保持適當(dāng)。相應(yīng)地，變量U —定滿足條件u ( I,優(yōu)選地,0.001 ^ u ^ 0.8。
[0042]z-u的值一定是1.8或更高，優(yōu)選地，2.0或更高，以便本實(shí)施例的熒光物質(zhì)可以保留所希望的晶體結(jié)構(gòu)，還以便在熒光物質(zhì)的生產(chǎn)過(guò)程中不能形成變型的相。由于同樣的理由，u+w的值一定滿足條件13 ^ u+w ^ 15,優(yōu)選地，13.2 ^ u+w ^ 14.2。
[0043]由于滿足全部如前所述的條件，因此，本實(shí)施例的熒光物質(zhì)在具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的激勵(lì)下會(huì)高度有效地發(fā)射具有極好的顏色呈現(xiàn)屬性的黃光。進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體在溫度特性方面也極好。
[0044]本實(shí)施例的黃光發(fā)光突光體可以說(shuō)基于Sr2Al3Si7ON13,其中，構(gòu)成兀素Sr、S1、Al、O和N被替換為其他元素，和/或基質(zhì)與諸如Ce之類的其他金屬元素熔合以構(gòu)成固態(tài)溶液。諸如替換之類的這些修改常常稍微改變晶體結(jié)構(gòu)。然而，取決于諸如晶體結(jié)構(gòu)，由其中的原子占據(jù)的位置以及它們的原子坐標(biāo)之類的條件的其中的原子位置，很少如此大的改變以致于中斷骨架原子之間的化學(xué)鍵。
[0045]根據(jù)本實(shí)施例的熒光物質(zhì)基于具有與Sr2Al3Si7ON13基本上相同的晶體結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)化合物，假設(shè)構(gòu)成元素M部分地被替換為發(fā)射中心離子Ce，以及每一個(gè)元素的含量都被限制在特定范圍內(nèi)。在這些條件下，熒光物質(zhì)表現(xiàn)出了有利的屬性，以至于具有極好的溫度特性，并給出高效的熒光，其光譜具有寬的半寬度。
[0046]根據(jù)本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體在發(fā)射波長(zhǎng)區(qū)域具有低吸收系數(shù)。具體而言，在560nm吸收系數(shù)a 56(lnm—定是4X 10_5或更小，優(yōu)選地，2X 10_5或更小。由于假定在560nm光學(xué)吸收主要?dú)w因于Ce4+離子，因此，在560nm的小的吸收系數(shù)表示Ce4+離子的含量相對(duì)較小。另一方面，如果Ce3+離子的含量大，則吸收傾向于在藍(lán)色范圍內(nèi)增大。相應(yīng)地，熒光體優(yōu)選地在430nm具有大吸收系數(shù)a 430nm,因此，比率a 560nm/ a 430nm優(yōu)選地小。具體而言，比率α 560?/ α 430?優(yōu)選地是5.5或更小,進(jìn)一步優(yōu)選地,4.5或更小。
[0047]可以根據(jù)下列公式來(lái)計(jì)算熒光物質(zhì)的吸收系數(shù):
[0048]光吸收系數(shù)
[0049]=光散射系數(shù)X吸收率2/2/反射率
[0050]= 3.96/ 粒徑 / 密度
[0051]*吸收率2/(1-吸收率)。
[0052]在該公式中，可以根據(jù)粒徑和密度的測(cè)量值來(lái)估計(jì)光散射系數(shù)?？梢岳霉庾V儀來(lái)測(cè)量吸收率，也可以利用粒度分析器、掃描電子顯微鏡或熒光顯微鏡來(lái)測(cè)量粒徑d。
[0053]由于如此在發(fā)射范圍內(nèi)具有靠近560nm的小的光學(xué)吸收，因此，熒光物質(zhì)較少遭受，所謂的“重吸收”，從而，在發(fā)光效率方面有改善。
[0054]在熒光物質(zhì)中，可以根據(jù)該物質(zhì)的具有550到580nm之間的峰值波長(zhǎng)的光的吸收率Ry、具有800nm的峰值波長(zhǎng)的光的吸收率Rr、粒徑d和密度P，根據(jù)下列公式來(lái)確定Ce4+尚子的量與Ce尚子的總量的比率:
[0055]Ce4VCe = 3 .96/d/ P X {Ry2/ (1-Ry) -Rr2/ (1-Rr)} XlO40
[0056]可以按上文所描述的相同方式來(lái)測(cè)量值Ry、Rr和粒徑。
[0057]可以如此確定Ce4+離子的比率的原因是，可視范圍內(nèi)的吸收歸因于不僅Ce3+離子，而且還歸因于均勻地在完整的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的顏色(Rr)和黃色范圍中的通過(guò)Ce4+離子可選擇的顏色(Ry)。
[0058]Ce4+離子的含量被認(rèn)為與實(shí)施例中的光學(xué)吸收有關(guān)，但是也可以被視為與晶體缺陷有關(guān)。具體而言，如果在晶體中有許多缺陷(具體地，氮缺陷)，則Ce4+離子的含量?jī)A向于增大。本實(shí)施例的熒光物質(zhì)是多組分氧化物熒光體，因此，可能在其中形成晶體缺陷(順磁缺陷)。由于那些缺陷傾向于氧化Ce，因此，具有許多缺陷的晶體常常包含大量的Ce4+離子。相應(yīng)地，優(yōu)選地，在根據(jù)本實(shí)施例的熒光物質(zhì)的晶體中有少量的缺陷。
[0059]那些晶體缺陷可以通過(guò)順磁缺陷密度形式的ESR來(lái)測(cè)量。在ESR測(cè)量中，當(dāng)樣本正在被暴露于微波時(shí)，掃描磁場(chǎng)。當(dāng)不成對(duì)電子被置于磁場(chǎng)中時(shí)，其能量級(jí)被拆分。ESR是測(cè)量這些拆分的層次之間過(guò)渡的光譜分析。隨著磁場(chǎng)增大，拆分的層次之間的能隙也增大。當(dāng)此縫隙匹配微波的能量時(shí)，觀察到要吸收的微波。ESR頻譜通常用微分曲線的形式來(lái)表示，因此，可以通過(guò)分別集成微分曲線一或兩次，獲得吸收的曲線或其信號(hào)強(qiáng)度。
[0060]可以以任何方式產(chǎn)生本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體。然而，由于晶體中的Ce4+離子的含量如上文所描述大大地影響熒光體的特征，控制Ce4+含量十分重要。
[0061]具體而言，可以通過(guò)混合然后焙燒包含元素的粉狀的材料來(lái)產(chǎn)生本實(shí)施例的熒光物質(zhì)。然而，在生產(chǎn)過(guò)程中，首選使用特定材料并控制焙燒氣氛。
[0062]可以從M的氮化物和碳化物中選擇M的材料?？梢詮腁l的氮化物、氧化物和碳化物中選擇Al的材料，而可以從Si的氮化物、氧化物和碳化物中選擇Si的材料。可以從Ce的氧化物、氮化物和碳酸鹽中選擇發(fā)射中心元素Ce的材料。
[0063]可以從在焙燒步驟中采用的氮化物材料或氮?dú)夥仗峁┑獨(dú)?，而可以從氧化物材料或氮化物材料的表面氧化物層提供氧。[0064]例如，以作為給出計(jì)劃的含量的這樣的加載量混合Sr3N2、SrN, Si3N4、A1203、AlN和Ce02。材料Sr3N2可以被替換為Sr2N、SrN等等或其混合物。為了獲得均勻的粉狀混合物，首選按照增大重量的順序混合粉狀材料。
[0065]例如，在手套箱中的研缽中混合材料。將混合物粉末置于坩堝中，然后，在特定條件下焙燒，以獲得根據(jù)實(shí)施例的熒光物質(zhì)。對(duì)坩堝的材料沒(méi)有特定限制，材料由，例如，氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳、氮化鋁、SiAlON、氧化鋁、鑰或鎢構(gòu)成。
[0066]優(yōu)選地，混合物粉末在大于大氣壓力的壓力下焙燒。由于氮化硅幾乎不會(huì)在高壓下分解，因此，在大于大氣壓力的壓力下焙燒混合物是有利的。為了防止氮化硅在高溫下分解，壓力是，優(yōu)選地，5atm或更高，焙燒溫度是，優(yōu)選地，在1500到2000°C范圍之內(nèi)。如果滿足這些條件，則可以獲得計(jì)劃的焙燒的產(chǎn)品，而不會(huì)遭受諸如材料和產(chǎn)品的升華之類的麻煩。焙燒溫度更優(yōu)選地在1800到2000°C范圍之內(nèi)。
[0067]為了避免AlN的氧化，焙燒步驟優(yōu)選地在氮?dú)夥罩袌?zhí)行。氣氛可以包含大約90atm%或更少的量的氫氣。然而，如果焙燒氣氛還原性太強(qiáng)，則在熒光體晶體中形成氮?dú)馊毕?，相?yīng)地，Ce4+離子的形成傾向于在熒光物質(zhì)中提升。此趨勢(shì)在焙燒步驟在配備有一般使用的碳制作的加熱器和絕緣的加熱爐中執(zhí)行的情況下增強(qiáng)。因此，當(dāng)材料被焙燒時(shí)，焙燒氣氛需要被控制。例如，可以控制氣氛中的諸如氫氣之類的還原性氣體的含量，或可以將材料混合物置于帶有蓋子的坩堝中。坩堝可以進(jìn)一步被置于諸如護(hù)套之類的帶蓋子的外部容器中，然后執(zhí)行焙燒步驟。這里，坩堝和外部容器不一定緊密地覆蓋。如果只阻止氧化性的或還原性氣體自由地進(jìn)出這些器皿，則可以控制Ce4+離子的形成。
[0068]在以上面的溫度執(zhí)行焙燒步驟達(dá)0.5到4小時(shí)之后，從坩堝中取出焙燒產(chǎn)品，然后，粉碎。優(yōu)選地，粉碎的產(chǎn)品再次在相同條件下焙燒。如果這些取出、粉碎并再次焙燒的連續(xù)過(guò)程重復(fù)O到10次，則產(chǎn)品可以獲得晶粒被較少熔化并因此形成的粉末在構(gòu)成和晶體結(jié)構(gòu)兩方面都均勻的優(yōu)點(diǎn)。
[0069]在焙燒步驟之后， 在必要時(shí)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行后處理，諸如洗滌，以獲得根據(jù)實(shí)施例的熒光物質(zhì)。洗滌可以，例如，通過(guò)使用純水或酸來(lái)執(zhí)行。酸的例子包括:無(wú)機(jī)酸，諸如硫酸、硝酸、鹽酸和氫氟酸；有機(jī)酸，諸如甲酸、乙酸和草酸；以及其混合物。
[0070]在利用酸洗滌之后，在必要時(shí)，可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行后退火處理。可以，例如，在包含氮?dú)夂蜌錃獾倪€原性的氣氛中執(zhí)行的后退火處理，會(huì)提高結(jié)晶度和發(fā)光效率。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件包括包含上述熒光物質(zhì)的發(fā)光層和能夠激發(fā)熒光物質(zhì)的發(fā)光元件。圖2示出了示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件的垂直截面圖。
[0072]圖2所示的發(fā)光器件包括襯底200上的引線201、202和封裝杯203。封裝杯203和襯底200由樹(shù)脂制成。 封裝杯203具有凹部205，其中頂部開(kāi)口大于底部。凹部205的內(nèi)壁充當(dāng)反射面204。
[0073]在凹部205的幾乎圓形的底部的中心處，有利用Ag漿糊等等安裝的發(fā)光元件206。發(fā)光元件206輻射具有400到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光。發(fā)光元件206的例子包括諸如GaN類型的半導(dǎo)體發(fā)光芯片之類的發(fā)光二極管和激光二極管，但是，它們絕非對(duì)發(fā)光元件作出限制。
[0074]發(fā)光元件206的P和η電極(未示出)分別通過(guò)由Au等等制成的鍵合線207和208連接到引線201和202。可以適當(dāng)?shù)匦薷囊€201和202的位置。
[0075]發(fā)光元件206可以是倒裝法類型，其中η和ρ電極被置于相同平面上。此元件可以避免涉及線路的麻煩，諸如線路的斷開(kāi)連接或脫位，以及通過(guò)線路的光吸收。因此，在該情況下，可以獲得在可靠性和亮度兩方面都極好的半導(dǎo)體發(fā)光器件。進(jìn)一步，也可以采用具有η型襯底的發(fā)光兀件，以便產(chǎn)生如下面所描述的那樣構(gòu)成的發(fā)光器件。在該器件中，η電極在η型襯底的背面形成，而ρ電極在預(yù)先在襯底上涂抹的P型半導(dǎo)體層的頂表面上形成。η電極安裝在一個(gè)引線上，而P電極通過(guò)線路連接到另一個(gè)引線。
[0076]在封裝杯203的凹部205中，有包含根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熒光物質(zhì)210的發(fā)光層209。在發(fā)光層209中，熒光物質(zhì)210被包含在由，例如，5到60wt%量的硅樹(shù)脂制成的樹(shù)脂層211中。如上文所描述的，根據(jù)本實(shí)施例的熒光物質(zhì)包括Sr2Al3Si7ON13基質(zhì)。由于這種氮氧化合物具有高 共價(jià)，因此，本實(shí)施例的熒光物質(zhì)一般是如此疏水，以致于它具有很好的與樹(shù)脂的兼容性。相應(yīng)地，樹(shù)脂和熒光物質(zhì)之間的界面處的散射被充分地阻止，以提高光提取效率。
[0077]根據(jù)本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體具有好的溫度特性，并可以高度有效地發(fā)出具有極好的顏色呈現(xiàn)屬性的黃光。此熒光體與輻射具有400到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的發(fā)光元件組合地使用，并由此，可以提供在發(fā)光屬性方面極好的白光發(fā)光器件。
[0078]可以適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件206的大小和類型以及凹部205的尺寸和形狀。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光器件不僅局限于圖2所示出的封裝杯類型，并可以自由地應(yīng)用于任何類型的器件。例如，即使本實(shí)施例的熒光物質(zhì)用于殼式或表面安裝類型的LED，也可以獲得相同效果。
[0080]圖3示出了示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光器件的垂直截面圖。在所示出的器件中，在發(fā)熱絕緣襯底300上的預(yù)定位置處形成ρ和η電極(未示出)，并將發(fā)光元件301置于其上。發(fā)熱絕緣襯底由，例如，AlN制成。
[0081]在發(fā)光元件301的底部，提供了元件的電極中的一個(gè)，并使其電連接到發(fā)熱絕緣襯底300的η電極。發(fā)光元件301的另一個(gè)電極通過(guò)金線連接到發(fā)熱絕緣襯底300上的ρ電極(未示出)。發(fā)光元件301是輻射具有400到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的發(fā)光二極管。
[0082]發(fā)光元件301依次利用內(nèi)透明樹(shù)脂層304、發(fā)光層305和外透明樹(shù)脂層306以次順序形成圓頂。內(nèi)和外透明樹(shù)脂層304和306由，例如，硅樹(shù)脂制成。發(fā)光層205包括包含在由，例如，硅樹(shù)脂制成的樹(shù)脂層211中的本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體210。
[0083]在圖3所示的發(fā)光器件的生產(chǎn)過(guò)程中，包含本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體的發(fā)光層305可以輕松地通過(guò)使用諸如真空印刷和分配器的滴涂法之類的技術(shù)來(lái)形成。進(jìn)一步，由于位于內(nèi)和外透明樹(shù)脂層304和306之間，因此，發(fā)光層305也具有提高提取效率的功能。
[0084]根據(jù)本實(shí)施例的發(fā)光器件中的發(fā)光層不僅可以包含本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體，而且還可以包含在藍(lán)光激勵(lì)下發(fā)出綠熒光的另一種熒光物質(zhì)和在藍(lán)光激勵(lì)下發(fā)出紅熒光的再一種熒光物質(zhì)。如果包括該發(fā)光層，則所產(chǎn)生的白光發(fā)光器件進(jìn)一步在顏色呈現(xiàn)屬性方面有改進(jìn)。
[0085]即使通過(guò)250到400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外線光激發(fā)，本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體也發(fā)出黃突光。相應(yīng)地，本實(shí)施例的突光物質(zhì)可以與，例如，在紫外線光激勵(lì)下發(fā)出藍(lán)光的另一種熒光物質(zhì)和諸如紫外線光發(fā)光二極管之類的紫外線光發(fā)光元件組合，以產(chǎn)生白光發(fā)光器件。在該白光發(fā)光器件中，發(fā)光層不僅可以包含本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體，而且還可以包含在紫外線光激勵(lì)下發(fā)出具有另一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的熒光的熒光物質(zhì)。該熒光物質(zhì)是，例如，在紫外線光激勵(lì)下發(fā)出紅光的熒光體或在紫外線光激勵(lì)下發(fā)出綠光的熒光體。
[0086]如上文所描述的，根據(jù)本實(shí)施例的熒光物質(zhì)具有好的溫度特性，并可以高度有效地發(fā)出具有極好的顏色呈現(xiàn)屬性的黃光。本實(shí)施例的黃光發(fā)光熒光體與輻射具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的發(fā)光元件組合，并由此，可以通過(guò)使用較少的類型的熒光物質(zhì)來(lái)產(chǎn)生在發(fā)光屬性方面極好的白光發(fā)光器件。
[0087]下面是根據(jù)本實(shí)施例的熒光物質(zhì)和發(fā)光器件的具體例子。
[0088]例子1
[0089]作為Sr、Ce、Si和Al的材料，分別準(zhǔn)備Sr3N2、CeO2, Si3N4和A1N。在真空手套箱中，分別稱出 2.993g、0.155g、5.262g 和 1.537g 的量的 Sr3N2、CeCl2、Si3N4 和 A1N。然后，將粉狀材料在行星式球磨機(jī)中干混合。
[0090]將所獲得的混合物被置于由氮化硼(BN)制成的坩堝中，并將坩堝置于由氮化硼制作的帶有10毫米厚的蓋子的容器中(下面，為了方便起見(jiàn)，該容器簡(jiǎn)稱為“護(hù)套”)。然后，將混合物放在氮?dú)夥罩性?.5atm下在1800°C焙燒1小時(shí)。焙燒的產(chǎn)品被從坩堝中取出，并在瑪瑙研缽中粉碎。再次將粉碎的產(chǎn)品置于坩堝中，然后，將坩堝置于由氮化硼制成的護(hù)套中，并在1800°C焙燒達(dá)10個(gè)小時(shí)。隨后，再次重復(fù)取出、粉碎和焙燒的連續(xù)過(guò)程，以獲得例子1的熒光物質(zhì)。
[0091]所獲得的物質(zhì)呈現(xiàn)黃色粉末的形式，被觀察為當(dāng)通過(guò)黑光激發(fā)時(shí)，發(fā)出黃熒光。
[0092]比較例子1
[0093]重復(fù)例子1的過(guò)程，只是在沒(méi)有由氮化硼制成的護(hù)套的情況下執(zhí)行焙燒步驟，以獲得比較例子1的熒光物質(zhì)。
[0094]所獲得的物質(zhì)呈現(xiàn)黃色粉末的形式，被觀察為當(dāng)通過(guò)黑光激發(fā)時(shí)，發(fā)出黃熒光。
[0095]對(duì)成分的評(píng)估
[0096]分析每一種獲得的熒光物質(zhì)的成分，發(fā)現(xiàn)下列結(jié)果。
[0097]表1
[0098]
【權(quán)利要求】
1.一種熒光物質(zhì)，所述熒光物質(zhì)在具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的激勵(lì)下發(fā)出具有500到600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的熒光，所述熒光物質(zhì)在560nm具有4X 10_5或更小的光吸收系數(shù)α 56_，以及所述熒光物質(zhì)通過(guò)下列公式(1)來(lái)表示: (MhCex)2yAlzSi10-ANw (1) 其中，M是從由Ba、Sr、Ca、Mg、L1、Na和K構(gòu)成的組中選擇的金屬元素；而x、y、z、u和w是分別滿足下列條件的變量:
O < X ≤ 1，
0.8 ≤ y≤ 1.1,
2 ≤z ≤ 3.5,
u ≤ 1, 1.8≤ z-u 以及 13 ≤ u+w ≤15。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光物質(zhì)，其中，M是Sr。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光物質(zhì)，其在560nm具有光吸收系數(shù)a560nm,以及在430nm具有光吸收系數(shù) α 430nm， 滿足比率 α 560nm/ Q 430nm

是5.5或更小的條件。
4.一種發(fā)光器件，包括: 輻射具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的發(fā)光元件，以及 包含當(dāng)接收來(lái)自所述發(fā)光元件的光時(shí)發(fā)出黃光的熒光體的發(fā)光層；其中 黃光發(fā)光熒光體是根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中，所述發(fā)光層進(jìn)一步包含綠光發(fā)光熒光體和紅光發(fā)光熒光體。
6.一種發(fā)光器件，包括: 輻射具有250到500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的光的發(fā)光元件，以及包含當(dāng)從所述發(fā)光元件接收光時(shí)發(fā)出黃光的熒光體和當(dāng)從所述發(fā)光元件接收光時(shí)發(fā)出藍(lán)光的另一種熒光體的發(fā)光層；其中 黃光發(fā)光熒光體是根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光物質(zhì)。
7.一種用于產(chǎn)生根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光物質(zhì)的方法，包括下列步驟: 混合從M的氮化物和碳化物中選擇的材料M、從Al的氮化物、氧化物和碳化物中選擇的材料Al、從Si的氮化物、氧化物和碳化物中選擇的材料S1、以及從Ce的氧化物、氮化物和碳酸鹽中選擇的材料Ce，以獲取混合物；以及焙燒所述混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述混合物在5atm或更高的壓力下在1500到2000°C的溫度被焙燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述混合物在氮?dú)夥罩斜槐簾?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述材料的所述混合物被置于帶有蓋子的坩堝中，然后，執(zhí)行焙燒步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述坩堝被進(jìn)一步被置于帶有蓋子的外部容器中，然后，執(zhí)行所述焙燒步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括在所述焙燒步驟之后洗滌所述產(chǎn)品的步驟。
【文檔編號(hào)】C09K11/80GK103666470SQ201310086523
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】福田由美, 松田直壽 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝