一種LED紅色熒光物質及含有該熒光物質的發光器件制造技術

本發明專利技術提供一種LED紅色熒光物質及含有該熒光物質的發光器件。該熒光物質由M、A、D、X、L和Z元素組成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一種或一種以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的一種或一種以上元素；D元素至少含有Si、Ge、C、Sn、Ti、Zr和Hf中的一種或一種以上元素；X元素至少含有N、O和F中的一種或一種以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的一種或一種以上元素；Z元素至少含有稀土元素或過渡金屬元素中的一種或一種以上元素。本發明專利技術的熒光物質具有發光效率高、溫度特性優良、半寬度寬等特點，可單獨用于或與其他熒光物質組合用于制作高性能的發光器件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及ー種LED紅色熒光物質及含有該熒光物質的發光器件，尤其涉及ー種氮化物紅色熒光物質及含有該熒光物質的發光器件，屬于半導體

技術介紹
白光發光二極管(白光LED)具有低電壓、高光效、低能耗、長壽命、無污染等優點，在半導體照明及液晶平板顯示領域得到了成功的應用。目前白光LED的實現方式主要分為兩種一種是三基色(紅、藍、緑)LED芯片的組合；另一種是單ー藍光/紫外芯片復合熒光物質。其中，第二種實現方式以其簡單、易行、且價格相對低廉成為白光LED的主流方案。在白光的實現過程中，紅色熒光物質作為紅、綠、藍三基色中的重要組成部分不可或缺，除了用于補償“藍光LED+YAG: Ce ”中的紅色缺乏外，它還可以與藍光LED及綠色熒光物質配合產生白光，或者與綠、藍色熒光物質及紫光或紫外LED配合產生白光。目前已經報道的LED用紅色熒光物質，包括Eu27Eu3+或Mn4+激活的熒光物質，具有代表性的為(Ca, Sr) S:Eu2+、Y2O3:Eu3+，Bi3+、Y2O2S:Eu3+，Bi3+、Y(V，P) O4:Eu3+、CaMoO4 = Eu3+等，其中(Ca，Sr) S:Eu2+與藍光LED具有較好的光譜匹配性，但其穩定性差、光衰大等問題極大地制約了其在 LED 上的應用。Y2O3: Eu，B1、Y2O2S: Eu，B1、Y (V，P) O4: Eu 和 CaMoO4: Eu 熒光物質均采用的是Eu3+作為激活劑，它們的激發光譜在370nm以上的長波紫外和可見光區均是ー些銳線譜，加大了應用時對匹配芯片的精確篩選和有效控制的難度；另外，這幾類熒光物質在長波紫外或可見藍光區域的激發效率均非常的低，盡管近年來新開發的CaMoO4 = Eu3+由于高濃度的Eu3+摻雜發光效率有所改善，但其對芯片的苛刻要求同樣極大的限制了其應用。20世紀90年代末以來，ー類新型的氮/氮氧化物熒光物質被開發出來，這類熒光物質的陰離子基團含有高負電荷的N3—，電子云膨脹效應使得其激發光譜向近紫外、可見光等長波方向移動，而且它們的 基質具有緊密的網絡結構，物理化學性質穩定，從而掀起了以氮/氮氧化物為基質的熒光物質的研究熱潮。2001 年專利文獻 EPl 104799A1 公開了 ー類 MxSiyNz: Eu (M 為 Ca/Sr/Ba 中至少ー種，z = 2/3x+4/3y)氮化物紅色熒光物質，其代表性的熒光物質主要有MSiN2:Eu、M2Si5N8:Eu和MSi7Nltl = Eu三種。此系列紅色熒光物質的熱穩定性較差，熒光物質受熱之后發光亮度迅速下降。2005年專利文獻W02005/052087公開了ー類MaAbDeEdXe紅色熒光物質，式中M為Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm 和 Yb 中的ー種或兩種元素，A 為 Mg、Ca、Sr 和 Ba的ー種或兩種元素，D為四價金屬元素S1、Ge、Sn、T1、Zr和Hf的ー種或兩種元素，E為B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd和Lu的ー種或兩種元素，X選自0、N和F的ー種或兩種元素,且該熒光物質具有CaAlSiN3結構，典型熒光物質為CaAlSiN3:Eu。該類熒光物質熱穩定性要明顯優于MxSiyNz:Eu (M為Ca/Sr/Ba中至少ー種，z = 2/3x+4/3y)系列氮化物紅色熒光物質，從而引起業界廣泛關注。2005年專利文獻0附00340631(公開了組成式為111/31凡:22的紅色熒光物質，其中M為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的ー種或ー種以上元素，A為硼、Al、Ga、In、Tl、Y、Sc中的ー種或ー種以上元素，B為S1、Ge、Sn、Pb中的ー種或ー種以上的元素，N為氮，Z是選自稀土元素或過渡元素中至少ー種的激活劑，且(m+z) : a : b : n =1:1 :1 : 3。該專利同時限定突光物質中碳含量小于0. 08% (wt),氧含量小于3% (wt)。2006年專利文獻CN101090953A公開了 ー種紅色熒光材料，該熒光材料晶相是Eu激活的CaAlSiN3。熒光材料的原始粒徑小于等于10 y m，專利限定該熒光產品中不含AlN0專利同時公布了熒光材料的原材料及合成方法，同時限定了激活劑Eu2+的摻雜濃度為0. 01% -10%。2010 年專利文獻 W02010/074963A1 也公開了(Ca，Sr) AlSiN3 = Eu2+紅色熒光物質，且對熒光物質中雜質氧和鹵素的含量進行了限定，要求雜質氧含量小于2% wt,鹵素(F或/和Cl)含量大于0小于2原子百分數。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供ー種LED紅色熒光物質，其發光效率優于目前常規Eu2+激活的具有CaAlSiN3結構的紅色熒光物質，且具有優良的熱穩定性。本專利技術的另一目的在于提供ー種采用所述紅色熒光物質的顯色性能優異的發光器件。本專利技術針對由M、A、D、X、L和Z元素組成的氮化物系列紅色熒光物質，尤其是以Ca為代表M元素，Al為代表的A元素，Si為代表的D元素以及含有氮及微量氧、Se及碳，以CaAlSiN3為主相的氮化物紅色熒光 物質展開了系列細致研究。研究表明Se的摻雜不僅有利發光強度的増加，還可以調節熒光物質的光色性能；熒光物質中少量氧的存在有利于熒光物質發射峰的寬化；同時，微量碳的存在有利于抑制發光中心Eu2+的氧化。通過對基質中正價陽離子M的替換，調節基質的晶體場強度，如熒光物質中隨著Sr含量的増加和Ca含量的減少，本專利技術熒光物質的發射主峰逐漸紅移，發光顏色趨向于更紅。因此，為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案ー種LED紅色熒光物質，該熒光物質是由M、A、D、X、L和Z元素組成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的ー種或ー種以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的ー種或ー種以上元素；D元素至少含有S1、Ge、C、Sn、T1、Zr和Hf中的ー種或ー種以上元素；X元素至少含有N、0和F中的ー種或ー種以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的ー種或ー種以上元素；Z元素至少含有稀土元素或過渡金屬元素中的一種或ー種以上元素。本專利技術的LED紅色熒光物質優選通式為MmAaDbXdLy = Zn，其中，0.5彡m彡1.5，0. 5 彡 a 彡1. 5,0. 5 彡 b 彡 1.5，2 彡 d 彡 5,0. 00001 ^ y ^ 0. 02,0. 0001 彡 n 彡 0.1。本專利技術的LED紅色熒光物質中，所述M元素至少含有Ca、Sr和Ba中的ー種或ー種以上元素；A元素至少含有Al、B、Gd和Y中的ー種或ー種以上元素；D元素至少含有Si和C中的ー種或兩種元素；X元素至少含有N和0中的ー種或兩種元素，L元素至少含有Se ；Z元素至少含有Eu、Ce和Mn中的ー種或ー種以上元素。本專利技術的LED紅色熒光物質，其中的M元素優選包含Ca和Sr，原子個數比Ca/(Sr+Ca)為 w，0. 03 彡 w 彡 0. 2。本專利技術的LED紅色熒光物質，其中的D元素中包含C，C元素在熒光物質中的重量百分比介于0. 001%到0.4%之間。本專利技術的LED紅色熒光物質，其中的X元素中包含0，0元素在所述熒光物質中的重量百分比本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LED紅色熒光物質，其特征在于：該熒光物質是由M、A、D、X、L和Z元素組成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一種或一種以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的一種或一種以上元素；D元素至少含有Si、Ge、C、Sn、Ti、Zr和Hf中的一種或一種以上元素；X元素至少含有N、O和F中的一種或一種以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的一種或一種以上元素；Z元素至少含有稀土元素或過渡金屬元素中的一種或一種以上元素。

【技術特征摘要】
1.一種LED紅色熒光物質，其特征在于該熒光物質是由M、A、D、X、L和Z元素組成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一種或一種以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的一種或一種以上元素；D元素至少含有S1、Ge、C、Sn、T1、Zr和Hf中的一種或一種以上元素；X元素至少含有N、O和F中的一種或一種以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的一種或一種以上元素；Z元素至少含有稀土元素或過渡金屬元素中的一種或一種以上元素。2.根據權利要求1所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述熒光物質的通式為 MniAaDbXdLy = Zn,其中，O. 5 彡 m 彡1. 5,0. 5 彡 a 彡1. 5,0. 5 彡 b 彡1. 5，2 彡 d 彡 5，O.00001 ^ y ^ O. 02,0. 0001 彡 η 彡 O.1。3.根據權利要求1或2所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述M元素至少含有Ca、Sr和Ba中的一種或一種以上元素；Α元素至少含有Al、B、Gd和Y中的一種或一種以上元素；D元素至少含有Si和C中的一種或兩種元素；X元素至少含有N和O中的一種或兩種元素，L元素至少含有Se ；Z元素至少含有Eu、Ce和Mn中的一種或一種以上元素。4.根據權利要求1-3中任一項所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述M元素中包含Sr。5.根據權利要求4所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述M元素為Ca和Sr。6.根據權利要求5所述的LED紅色熒光物質，其特征在于原子個數比Ca/(Sr+Ca)為w,O. 03 ^ w ^ O. 2o7.根據權利要求1-6中任一項所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述D元素中包含C。8.根據權利要求7所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述C元素在所述熒光物質中的重量百分比介于O. 001%到O. 4%之間。9.根據權利要求1-6中任一項所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述X元素中包含O。10.根據權利要求9所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述O元素在所述熒光物質中的重量百分比介于O. 01%到5%之間。11.根據權利要求1-6中任一項所述的LED紅色熒光物質，其特征在于所述D元素中包含C，所述X元素中包含O，C元素在所述熒光物質中的重量百分比介于O. 001%到O. 4%之間，O元素在所述熒光物質中的重量百分比介于O. 01%到5%之間。12.根據權利要求1-11中任一項所述的氮化物紅色熒光物質，其特征在于所述熒光物質為粉末狀、薄膜狀或片狀。13.一種發光膜或發光片，其特征在于所述發光膜或發光片是由權利要求1-7中任一項所述的氮化物紅色熒光物質分散在玻璃材料、塑料材料或樹脂材料中所形成的，或者，是由權利要求1-11中任一項所述的氮化物紅色突光物質與其他突光物質共同分散在玻璃材料、塑料材料或樹脂材料中或涂敷在玻璃材料、塑料材料或樹脂材料之上所形成的。14.根據權利要求13所述的發光膜或發光片，其特征在于所述其他熒光物質為下列熒光物質中一種或一種以上(Y, Gd，Lu，Tb)3(Al, Ga)5012:Ce, (Mg，Ca，Sr, Ba)2Si04:Eu、(Ca, Sr) 3Si05:Eu, (La, Ca) 3Si6Nl1: Ce、a-SiA10N:Eu、β-SiAlON:Eu、Ba3Si6O12N2:Eu、Ca3 (Sc, ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何華強，劉榮輝，胡運生，何濤，
申請(專利權)人：北京有色金屬研究總院，有研稀土新材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：