通过使用基于溶液的方法制成稀土活化的氮化铝粉末，包括以下步骤：形成铝和稀土金属的混合氢氧化物，然后将混合氢氧化物转变成的金属氟化铵（优选为取代稀土的六氟铝酸铵（（ＮＨ↓［４］）↓［３］Ａｌ↓［１－ｘ］ＲＥ↓［ｘ］Ｆ↓［６］）），并且最后通过金属氟化铵在高温下的氨解形成稀土活化的氮化铝。在该过程中使用氟化物前体避免了在最终的氨解步骤中的氧源，该氧源是在粉末合成氮化物中发生缺陷的主要原因。并且，由于从混合氢氧化物的共沉淀物形成氮化铝，因此粉末中的掺杂剂均匀分布在各个颗粒中。
Rare earth activated aluminium nitride powder and process for producing the same
By using a solution method based on aluminum nitride powder made of rare earth activation, which comprises the following steps: forming a mixed hydroxide of aluminum and rare earth metals, and then mixed metal hydroxide into the ammonium fluoride (preferably substituted six ammonium fluoroaluminate (rare earth (NH: 4): 3 Al: 1 x RE: x F: 6)), and finally through the metal ammonium fluoride in high temperature ammonia solution rare earth activated aluminum nitride is formed. In this process, the use of the fluoride precursor avoids the oxygen source in the final ammonia splitting step, which is the major cause of defects in the powder synthesis of nitrides. Also, since the aluminum nitride is formed from the coprecipitation of the mixed hydroxide, the dopant in the powder is uniformly distributed in each particle.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发光二极管(LED)，更具体地，涉及产生白光发射的 发光二极管。
技术介绍
固态照明设备使用几种方法来产生白光。颜色混合方法将来自三种 单色LED的红光、绿光和蓝光发射组合起来产生白光。由于每个单色 LED光源可具有高的内部量子效率，因此这种装置可以以相对高的每 瓦流明来产生白光。但是，三个LED所需要的空间可能存在问题，并 且用于将它们放在一起的封装也很麻烦。波长转换方法使用发射紫外线 (UV)的LED来产生UV光(一般为约380 nm到约420 nm),然后 通过使用通过UV光激发的三混(triblend)磷光体系统将其转变成白 光。这与在已知的Hg放电荧光灯中产生白光的方式类似。但是，大多 数常规的光致发光磷光体是通过由汞放电所发射的254 nm辐射而不是 波长更长的LED的UV辐射的激发来优化。另外的工作仍然是开发与 发射UV的LED —起使用的全波段磷光体。第三种方法是组合方法， 其中GalnNLED提供蓝光发射，并且通过磷光体将蓝光发射的一部分 转变成互补发射。已通过使用宽频带发射体(具体而言为铈活化的钇铝 石榴石Y3Al5012:Ce3+ ( YAG:Ce3+))开发了基于该设计的白光源。该设计避免与在被转变成可见光子的380 nm处的较高能量UV光子相关的 大斯托克斯频移。已提出了使用被称作无源层的第二半导体层类似的设 计，该无源层用InGaP合金部分地将来自InGaN的450 nm处的发射 转变成620 nm附近的红色光子。它基本上是InGaN作为活性层和 InGaP作为无源层的双异质结结构；InGaP用作磷光体。照明设备中的磷光体存在各种工程问题，诸如缺少稳定性、在环氧 树脂圆顶中劣化、涂层均匀性和可见光的散射，如果照明设备不包含磷 光体，则所有这些问题都可避免。本文所用的术语磷光体是指光致发光 材料，即将一种能量的光子转换成不同能量的光子的材料。
技术实现思路
在一个优选的实施方案中，美国专利申请^>开No. 2005/0253162描述了用基于氮化物的发光二极管(LED)产生白光，其中一个或更多个基于氮化物的层掺杂有合适的发光离子。这种固态光源将不需要任何磷 光体外部涂层来转换在正向偏压条件下通过引入该区域中的电子和空穴复合所产生的光。另外，由于通过激活剂离子处的光子-空穴(e-h) 对复合所发射的光子会发生显著的斯托克斯频移，因此，与通过使用磷 光体将带缘发射转变为白光相比，光子提取效率将更高。这些光子的能量将远低于材料吸收系数低的基质材料的带隙。由于材料的高介电常数 所引起的全内反射，所以在氮化物中产生的光子在材料内具有较长的约 束时间。当在带缘附近出现发射时，像激子发射或基质发射的情形一样， 由于再吸收，因此只有少部分的发射光子可逃离氮化物基质。人们认为，率较低的原因。但是，来自稀土离子的发射会出现在明显小于带隙的能 量上。因此，尽管由于全内反射导致较长的驻留时间，但是这些光子会 具有更好的逃离装置的机会，从而增强固态光源的总效率。为了设计这种无磷光体的固态光源，需要优化组成以提高效能，并 且优化显色指数(color rendering index)以产生白光产生。期望可以通 过调整带缘发射以使其与荧光离子的激发峰相一致来实现这点。 一旦确 定激活剂离子在氮化物基体中的激发峰，就可通过改变氮化物合金的组 成来调整带缘发射。由于来自激活剂离子的荧光依赖于从基质的能量转 移，因此还可调整激活剂离子浓度以增强总的荧光效率。由于氮化铝的能隙(6.2eV)大，因此氮化铝是用于基于其激发性能 来筛选稀土离子掺杂剂的优异基质。但是，利用氧化铝作为前体来制备 高纯氮化铝几乎是不可能的，尽管过去已经使用氧化物前体来合成Ga 和In的氮化物。相反地，我们发现基于溶液的方法形成铝和稀土金 属的混合氢氧化物，然后将混合氢氧化物转变成金属氟化铵(优选为稀 土取代的六氟铝酸铵((NH4)3Al^RExF6))，并最终使金属氟化铵在高 温下氨解形成氮化物。在该过程中使用氟化物前体避免了在最后的氨解 步骤过程中的氧源，该氧源是在氮化物的粉末合成中形成缺陷的主要原 因。而且，由于从混合氢氧化物的共沉淀物来形成氮化铝，因此，与用 于掺杂A1N薄膜的离子注入(其中预期掺杂剂的浓度大于表面浓度)相 比，粉末中的掺杂剂在各个颗粒中的分布是基本均匀的。根据本专利技术的一个方面，提供一种方法，包括(a) 形成包含铝和稀土金属的含水混合物；(b) 使铝和稀土金属的混合氢氧化物沉淀析出；(c) 使混合氢氧化物与氟化铵反应形成铝和稀土金属的氟化物化合物；(d) 干燥氟化物化合物；和(e) 使干燥的氟化物化合物与氨气反应形成稀土活化的氮化铝。在该方法中使用的稀土金属优选选自Dy、 Tb、 Eu、 Tm、 Ho、 Sm、 Er、 Nd、 Pr、 Gd及其组合，更优选选自Tb、 Eu、 Tm、 Dy及其组合。 在优选的实施例中，通过溶解硝酸铝和稀土金属的硝酸盐来形成含水混 合物。根据本专利技术的另一方面，提供一种稀土活化的氮化铝粉末，该稀土 活化的氮化铝粉末包含具有基本均匀地分布在每个颗粒中的稀土掺杂 剂的氮化铝颗粒。优选地，稀土掺杂剂选自Dy、 Tb、 Eu、 Tm、 Ho、 Sm、 Er、 Nd、 Pr、 Gd及其组合。更优选地，—土掺杂剂选自Tb、 Eu、 Tm、 Dy及其组合。这些材料表现出光致发光性能，并且可用于制造基 于氮化物的LED,优选用于制造产生白光的基于氮化物的LED。附图说明图1是与未掺杂A1N相比AlN:Dy的室温光致发光(PL )光镨。图2是A1N中Dy3+4F9『6H^跃迁的室温光致发光激发(PLE )光 谱，其中发射波长固定在575nm处。图3是与未掺杂A1N相比AlN:Tm的室温PL光谱。图4是A1N中Tm3+ 4"-3115跃迁的室温PLE光镨，其中发射波长 固定在792 nm处。图5是AlN:Tb在300 ~ 600 nm波长范围内的室温PL光镨。图6是A1N中Tb"SD4 F5跃迁的室温PLE光镨，其中发射波长固 定在542 nm处。图7是与未掺杂A1N相比AlN:Tb,Eu在300 ~ 600 nm波长范围内 的室温PL光镨。图8是与未掺杂A1N相比AlN:Tb,Eu在580 ~ 750 nm波长范围内 的室温PL光镨。图9是AlN:Tb，Eu中Eu3+ 50()-、2跃迁的室温PLE光镨，其中发射 波长固定在610nm处。图10是用于在250 nm和446 nm处激发的AlN:Eu的室温PL光镨。图11是AlN:Eu的室温PLE光镨，其中发射波长固定在610 nm处。具体实施方式为了更好地理解本专利技术及它的其它目的、优点和能力，结合以上附图 说明来参照以下公开内容和所附权利要求。利用荧光光镨法探测其受激状态特性，可以鉴别利用稀土离子掺杂诸 如A1N的大带隙氮化物的候选稀土离子。具体而言，氮化铝(6.2eV)的 宽带隙允许人们确定在氮化物基质中所独有的^JL峰。由于通过取代ii^ 氮化物基Jt中的稀土离子与氮原子形成四面体配位，因此这些吸收或^JL峰对于Al、 Ga和In的氮化物或其合金的变化不显著。由于散射，单个光子在粉末样品中的驻留时间比在单晶或薄膜中更长， 因此，与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造稀土活化的氮化铝的方法，包括： （ａ）形成包含铝和稀土金属的含水混合物； （ｂ）沉淀析出铝和所述稀土金属的混合氢氧化物； （ｃ）使所述混合氢氧化物与氟化铵反应以形成铝和所述稀土金属的氟化物化合物； （ｄ）干燥所述氟化物化合物；和 （ｅ）使所述干燥的氟化物化合物与氨气反应以形成所述稀土活化的氮化铝。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩冰，乔纳森塔普，马迪斯劳卡斯，基思A克兰丁斯特，简B塔尔波特，凯拉什C米什拉，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。