转换无机发光材料制造技术

本发明专利技术涉及式I化合物，MIMII3MIII3MIV3N2O12:Eu I，其中MI、MII、MIII和MIV具有如权利要求1中给出的含义之一，涉及其制备方法、这些化合物作为转换无机发光材料的用途或在发射‑转换材料中的用途、这些无机发光材料在电子和光电装置(例如发光二极管(LED)和太阳能电池)中的用途，尤其涉及包含这些无机发光材料中的至少一种的照明单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及式I化合物MIMII3MIII3MIV3N2O12:EuI其中MI、MII、MIII和MIV具有如权利要求1中给出的含义之一，涉及其制备方法、这些化合物作为转换无机发光材料的用途或在发射-转换材料中的用途、这些无机发光材料在电子和光电装置(例如发光二极管(LED)和太阳能电池)中的用途，尤其涉及包含这些无机发光材料中的至少一种的照明单元。专利技术背景发白光的二极管(LED)呈现高效率、长寿命、较小环境影响、无汞、短响应时间、在各种大小的最终产物中的可应用性和许多更有利的性质。其作为背光源用于液晶显示器、计算机笔记本监视器、手机屏幕和一般照明中越来越受关注。通过将发红、绿和蓝光的无机发光材料与一次光源(例如近UVLED，其通常发射波长在280nm至400nm范围内的光)组合，可获得具有良好发光强度和优异的白色发射的三色白光LED。通常，首先将发红、绿和蓝光的无机发光材料混合于合适的树脂中。其后，将所得凝胶提供在UV-LED芯片或近UV-LED芯片上，最后通过UV辐照、退火或类似过程硬化。为了在由所有角度观看芯片时观察到均匀的白光，树脂中的无机发光材料混合物应尽可能均匀地分散。然而，由于无机发光材料的不同粒度、形状和/或它们在树脂中的密度，仍难以获得不同无机发光材料在树脂中的均匀分布。因此，有利地使用少于三种无机发光材料。然而，为了使用UV或近UV-LED来制造白光LED，即使通过使用两种无机发光材料的混合物，仍难以将具有不同大小、粒子形状和密度的无机发光材料如所需一样均匀地混合于树脂中。此外，无机发光材料不应由位于可见范围内的波长激发。例如，若绿光无机发光材料的发射光谱与红光无机发光材料的激发光谱重叠，则颜色调谐变得困难。另外，若使用两种或更多种无机发光材料的混合物来制造使用发蓝光LED作为一次光源的白光LED，则每一无机发光材料的激发波长应与LED的蓝光发射波长充分重叠。如专家已知，白光LED还可通过向发蓝光LED中添加发黄光无机发光材料来获得。这些应用中合适的且常用的黄光无机发光材料是由Ce3+活化的钇铝石榴石Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce)，例如描述在S.Nakamura,G.Fasol,“TheBlueLaserDiode”,(1997)，第343页中。一些原硅酸盐M2SiO4:Eu2+(M＝Ca、Sr、Ba)也被建议用作黄光-橙光发射体，如G.Blasse等人，PhilipsRes.Rep.,23(1968)189中所公开的。此外，可使用二价铕或三价铈离子掺杂的各种氮化物和氧-氮化物，例如M2Si5N8:Eu2+(M＝Sr、Ba)，例如在H.A.H.Lutz,P.Morys,W.Schnick,A.Seilmeier,J.Phys.Chem.Solids61(2000)2001中所述。然而，上文所提及的材料面临的事实是所覆盖的光谱区不足以产生暖白光。因此，仍存在改进空间，且现代发光材料优选应呈现以下性质中的一种或多种：-高演色性指数(CRI)，-VIS光范围内、尤其光谱的红色范围内的宽发射带，-被发射蓝光或近UV的一次光源的有效激发，-宽激发带，-高量子产率，-高相纯度，-在延长的使用期内的高效率，-高化学稳定性，优选对湿度或水份的高化学稳定性，-高耐热淬灭性，和-可通过成本有效的制造方法获得，且尤其适于大规模制造方法。鉴于所引用先前技术和上文提及的对现代发光材料的要求，仍相当需要替代材料，该替代材料优选不呈现先前技术的可得无机发光材料的缺点或者即使呈现程度也更小。
技术实现思路
令人惊讶的是，专利技术人已发现，本专利技术的无机发光材料代表了对已知的先前技术无机发光材料的优异替代物，且优选改进了上文提及的要求中的一个或多个，或更优选同时满足上文提及的所有要求。除其他有益性质外，本专利技术的无机发光材料在由蓝光或近UV辐射激发后呈现VIS-光范围内，通常约400nm至约750nm范围内，优选约425nm至约725nm范围内的宽发射峰。此外，其呈现高耐热淬灭性，具有高化学稳定性，高量子效率和高演色性质，尤其在用于LED中时。因此，本专利技术涉及式I化合物，MIMII3MIII3MIV3N2O12:EuI其中MI表示一种或多种选自Y、La、Gd和Lu的元素，优选La，MII表示一种或多种选自下组的元素：Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn，优选Mg、Ca、Sr和Ba，MIII表示一种或多种选自下组的元素：B、Al、和Ga，优选Al，MIV表示一种或多种选自Si和Ge的元素。本专利技术进一步涉及：-制备本专利技术化合物的方法，-这些化合物作为转换无机发光材料的用途，即将蓝光或近UV辐射的全部或一部分转换成更长波长，-包含至少一种本专利技术的化合物的混合物，和-本专利技术的化合物或包含本专利技术的化合物的混合物的用途，用于电子和/或光电装置，例如发光二极管(LED)和太阳能电池中，-包含至少一种本专利技术的化合物的电子和/或光电装置，例如发光二极管(LED)和太阳能电池，尤其是-包含至少一种本专利技术的化合物的照明单元。附图说明图1显示LaBaCa2Al3Si3N2O12:Eu的XRD图案(通过波长CuKα测量)。图2显示LaBaCa2Al3Si3N2O12:Eu、LaBaMg2Al3Si3N2O12:Eu和LaBaCa2Al3Si2GeN2O12:Eu在用390nm波长的辐射激发后的发射光谱。图3显示LaBaCa2Al3Si3N2O12:Eu对于550nm的发射波长的激发光谱。图4显示在395nm发射一次光源的近UVLED中的LaBaMg2Al3Si3N2O12:Eu的示例性LED光谱。图5显示在395nm发射一次光源的近UVLED中LaBaMg2Al3Si2GeN2O12:Eu的示例性LED光谱。具体实施方式取决于如下文更详细描述的起始材料的合成条件和组成，本专利技术的化合物除Eu2+外还可包含一定量的Eu3+。然而，同样优选地，本专利技术的化合物仅由Eu2+活化。因此，式I化合物优选选自式II化合物，MIMII3MIII3MIV3N2O12:Eu2+II其中MI、MII、MIII和MIV具有如上文对式I给出的含义之一。更优选地，式I和II化合物选自式III化合物，MIMII3-xMIII3MIV3N2O12:Eu2+xIII其中MI、MII、MIII和MIV具有如式II中给出的相同含义，且0<x<3，优选0<x≤2，更优选0<x≤1，尤其0<x≤0.5，特别地0<x≤0.3。进一步优选的式I或II化合物选自式III化合物，其中MIV表示(Ge1-ySiy)且其中0≤y≤1，优选其中y表示0、1/3、2/3或1，例如，MIMII3-xMIII3Si3N2O12:Eu2+xIIIaMIMII3-xMIII3Si2GeN2O12:Eu2+xIIIbMIMII3-xMIII3Ge2SiN2O12:Eu2+xIIIcMIMII3-xMIII3Ge3N2O12:Eu2+xIIId其中，MI、MII、MIII和x具有如式III中给出的相同含义。在另一优选实施方案中，本专利技术的化合物选自式I或其子式的化合物，其中MIII表示Al。此外，优选选自式I其子式化合物的化合物，其中MI表示La。更优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种式I化合物，MIMII3MIII3MIV3N2O12:Eu               I其中MI表示一种或多种选自Y、La、Gd和Lu的元素，MII表示一种或多种选自Be、Mg、Ca、Sr、Ba和/或Zn的元素，MIII表示一种或多种选自B、Al和Ga的元素，MIV表示一种或多种选自Si和Ge的元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 EP 14001792.21.一种式I化合物，MIMII3MIII3MIV3N2O12:EuI其中MI表示一种或多种选自Y、La、Gd和Lu的元素，MII表示一种或多种选自Be、Mg、Ca、Sr、Ba和/或Zn的元素，MIII表示一种或多种选自B、Al和Ga的元素，MIV表示一种或多种选自Si和Ge的元素。2.根据权利要求1的化合物，其特征在于该化合物选自式II化合物，MIMII3MIII3MIV3N2O12:Eu2+II其中MI、MII、MIII和MIV具有权利要求1中给出的相同含义。3.根据权利要求1或2的化合物，其特征在于该化合物选自式III化合物，MIMII3-xMIII3MIV3N2O12:Eu2+xIII其中MI、MII、MIII和MIV具有权利要求1中给出的相同含义，且0<x<3。4.根据权利要求1至3中一项或多项的化合物，其中MI表示La。5.根据权利要求1至4中一项或多项的化合物，其中MIII表示Al。6.根据权利要求1至5中一项或多项的化合物，其中MIV表示(Ge1-ySiy)，其中0≤y≤1。7.根据权利要求1至6中一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·齐赫，H·温克勒，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE