紫外发光材料及其制造方法、和使用了该紫外发光材料的发光元件技术

技术编号:8493573 阅读:171 留言:0更新日期:2013-03-29 05:18
本发明专利技术提供一种在紫外域表示较强发光的氧化锌系紫外发光材料。本发明专利技术是作为主成分而包含锌和氧、作为第1副成分而包含从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种元素、以及作为第2副成分而包含磷、且表示n型导电性的紫外发光材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在紫外域发光的材料、尤其以氧化锌作为主成分的紫外发光材料及其制造方法。本专利技术还涉及使用了该紫外发光材料的发光元件。
技术介绍
以往,氧化锌作为用ZnO = Zn进行表示、且在500nm附近具有峰值的宽幅的发光波长的、自激活型荧光体而被公知,并被用作由电子射线激发的荧光显示管用的绿色发光荧光体材料。关于该ZnO = Zn荧光体认为Zn与O的比率偏离I而包含过量Zn,且间隙锌或氧欠缺有助于其绿色发光。另一方面,氧化锌是禁带宽度为3. 4eV的化合物半导体,作为根据能带间的跃迁而可以进行紫外域内的短波长发光的材料,还强烈期待用于荧光体激发用光源、发光二极管(LED)用途等中。然而,虽然实际的氧化锌容易产生上述的间隙锌或氧欠缺,从而在绿色 蓝色区域中比较容易发光,但是紫外区域内的发光却只能获得非常弱的发光。为了解决这一问题点,通过在包含氢的气体气氛下加热处理氧化锌、·或者进行氢等离子体处理等而使氧化锌中含有氢,由此绿色发光被抑制,从而紫外域发光增加这一情况已经报告过(专利文献I 2)。专利技术文献专利文献专利文献1:日本特开2003-277748号公报专利文献2 日本特开2006-348244号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而,在专利文献I 2所记载的技术中,虽然氧化锌在紫外域的发光增大了,但是仍然不充分。因此,本专利技术的目的在于提供一种在紫外域表示较强发光的氧化锌系紫外发光材料以及使用了该氧化锌系紫外发光材料的发光元件。 用于解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的一实施方式为一种紫外发光材料,作为主成分而包含锌和氧,作为第I 副成分而包含从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种元素,以及作为第2副成分而包含磷,且表不η型导电性。从另一侧面出发,本专利技术的一实施方式为一种制造方法,是上述的紫外发光材料的制造方法,该方法包括使锌源、氧源;从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种第I副成分元素源;以及磷源反应的工序,作为所述第I副成分元素源以及所述磷源而使用包含第I副成分元素和磷的化合物。本专利技术的另一实施方式为一种制造方法,是上述的紫外发光材料的制造方法,在中性气氛下或者还原性气氛下热处理原料,该原料包含氧化锌;从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种第I副成分元素源;以及磷源。此外,从另一侧面出发,本专利技术的一实施方式为一种发光元件,具有上述的紫外发光材料、以及与该紫外发光材料接合的表示P型导电性的材料。专利技术效果根据本专利技术,提供一种在紫外域表示较强发光的氧化锌系紫外发光材料以及使用了该氧化锌系紫外发光材料的发光元件。附图说明图1是本专利技术的一实施方式的紫外发光材料和原料中所使用的氧化锌的发光光谱的测量图。图2是示意性表示本专利技术的一实施方式涉及的发光元件的概略构成的图。图3是表示测量了本专利技术的一实施方式涉及的发光元件的EL发光光谱的结果的图。具体实施方式以下,对本专利技术的实施方式以及实施例进行说明,但当然本专利技术并不限定于这些形式,在不脱离本专利技术的技术范围的范围内能够适当地变更并实施。本专利技术的一实施方式为一种紫外发光材料,作为主成分而包含锌和氧,作为第I 副成分而包含从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种元素,作为第2副成分而包含磷, 且表示η型导电性。在该实施方式的优选一方式中,铝、镓和铟的合计量相对于锌而言为O. 03at%& 上且3. 0at%以下。在该实施方式的优选一方式中,磷的量相对于锌而言为O. 03at%以上且3. Oat% 以下。 在该实施方式的优选一方式中,所述第I副成分为镓。在该实施方式的优选一方式中,所述紫外发光材料作为第3副成分而还包含钨。在该实施方式的优选一方式中,钨的量相对于锌而言为O. 01at%以上且1.0at% 以下。本专利技术的另一实施方式为上述的紫外发光材料的制造方法,该方法包括使锌源、 氧源;从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种第I副成分元素源;以及磷源反应的工序,作为所述第I副成分元素源以及所述磷源而使用包含第I副成分元素和磷的化合物。在该实施方式的优选一方式中,所述包含第I副成分元素和磷的化合物为第I副成分元素的磷化物。在该实施方式的优选一方式中,所述包含第I副成分元素和磷的化合物为第I副成分元素的磷酸盐。本专利技术的又一实施方式是上述的紫外发光材料的制造方法,在中性气氛下或者还原性气氛下热处理原料,该原料包含氧化锌;从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种第 I副成分元素源;以及磷源。本专利技术的又一实施方式是一种发光元件,具有上述的紫外发光材料、以及与该紫外发光材料接合的表示P型导电性的材料。在该实施方式的优选一方式中,在所述紫外发光材料和所述表不P型导电性的材料中的一方之上载置另一方来完成所述接合。在该实施方式的优选一方式中,所述表不P型导电性的材料为以镓作为主成分的氮化物。此外,本专利技术中的紫外发光材料指的是,发光峰值的波长为400nm以下的材料。[关于本专利技术的紫外发光材料]专利技术者等在通常的ZnO粉末中单独添加或者复合添加各种化合物粉末,并在各种条件下热处理来评价其发光特性,其结果发现了 通过多个特定元素的添加,即便不使用氢,与无添加的ZnO粉末相比较,也可获得紫外发光被显著改善的材料。成为必要的第I副成分是从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种。如果存在该第I副成分,则氧化锌的绿色发光被抑制,紫外域发光被改善。另外,如果存在该第I副成分,则氧化锌的电阻率下降,表示显著的η型导电性。认为其原因在于,通过由3价的铝、 镓、铟置换氧化锌的2价的锌的位置的一部分,从而在导体正下方的禁带中形成了施主能级。因此,铝、镓、铟的至少一部分需要置换锌,在与氧化锌的单纯的混合物中,也没有观察到紫外发光亮度改善的效果。在这3个种类之中,最容易置换锌的是镓,难以置换锌的是铝、铟。因此,最容易出现效果的是镓,从特性方面出发,镓是最优选的。另一方面,从成本方面出发,铝最便宜,镓、 铟较之铝比较罕见,故价格贵。由此,在成本方面,铝是最优选的。如果与镓、铝相比较,则使用铟的优点少。然而,即便单独地添加它们,紫外发光亮度的改善效果也少。因此,与以上的第I 副成分并用来使紫外发光亮度显著地提高的是,第2副成分的磷。虽然磷的改善发光亮度的机理并不清楚,但是由于在磷单独的添加中几乎没有观察到亮度改善的效果,却观测到通过磷的添加促进了铝、镓、铟对Zn位置的置换的倾向,因而通过磷作为阴离子置换到ZnO 的氧位置,来防止由于铝、镓、铟置换Zn的位置所产生的电中性的崩溃,其结果认为,促进了铝、镓、铟的置换,提高了紫外发光亮度。本专利技术为了改善氧化锌的紫外发光亮度,因而主成分需要为锌和氧。在此,紫外发光材料作为主成分而包含锌是指锌为阳离子成分元素中的80%以上、更优选为90%以上,紫外发光材料作为主成分而包含氧是指氧为阴离子成分元素中的80%以上、更优选为 90%以上。第I副成分的量(铝、镓和铟的合计量)相对于锌而言优选为0.03at%以上且 3.0at%以下。第I副成分的量相对于锌而言优选为0.03at%以上且3.0at%以下的原因在于,在低于O. 03at%的情况下其效果不显著,即便超过3. Oat %加以使用, 也没有观察到亮度的进一步提高,故变得浪费。但是,无论是低于O. 03at%还是超过3.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.01.14 JP 2011-0058021.一种紫外发光材料,作为主成分而包含锌和氧,作为第I副成分而包含从由铝、镓及铟组成的群中选出的至少一种元素,作为第2副成分而包含磷,且表示η型导电性。2.根据权利要求1所述的紫外发光材料,其中,铝、镓和铟的合计量相对于锌而言为O. 03at%以上且3. Oat %以下。3.根据权利要求1所述的紫外发光材料,其中,磷的量相对于锌而言为O. 03at%以上且3. Oat %以下。4.根据权利要求1所述的紫外发光材料,其中,所述第I副成分为镓。5.根据权利要求1所述的紫外发光材料,其中,作为第3副成分而还包含钨。6.根据权利要求5所述的紫外发光材料,其中,钨的量相对于锌而言为O. 01at%以上且1. 0at%以下。7.—种制造方法,是权利要求1所述的紫外发光材料的制造方法,该方法包括使锌源、氧源;从由铝、镓及铟组成的群中选...

【专利技术属性】
技术研发人员:井上修浅野洋坂井全弘西谷干彦井土真澄
申请(专利权)人:松下电器产业株式会社
类型:
国别省市:

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