用于发光器件的波长转换材料制造技术

本发明专利技术涉及用于发光器件的波长转换材料。本发明专利技术的实施方案包括波长转换材料，其由AE3‑x1‑y+zRE3‑x2+y‑z[Si9‑wAlw(N1‑yCy)

Wavelength conversion materials for light emitting devices

The present invention relates to a wavelength conversion material for a light emitting device. Embodiments of the present invention comprises a wavelength conversion material, by the AE3 x1 y+zRE3 x2+y z[Si9 wAlw (N1 yCy)

【技术实现步骤摘要】
用于发光器件的波长转换材料
本专利技术涉及用于发光器件的波长转换材料以及使用其的器件。
技术介绍
半导体发光器件，包括发光二极管(LED)、共振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器，是目前可用的最高效的光源之一。在能够在整个可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中，目前感兴趣的材料体系包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III-氮化物材料。典型地，III-氮化物发光器件通过在蓝宝石、碳化硅、III-氮化物或其它合适基材上通过金属-有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技术外延生长具有不同组成和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制备。所述叠层通常包括在基材上形成的用例如Si掺杂的一个或多个n-型层，在所述一个或多个n-型层上形成的在活性区域内的一个或多个发光层，和在所述活性区域上形成的用例如Mg掺杂的一个或多个p-型层。在所述n-和p-型区域上形成电接触。发光器件例如LED通常与波长转换材料例如磷光体(phosphor)结合。US2010/0289044描述了发红光磷光体的理想性能。具体而言，"对于>200lm/W的白色下转换LED，红色是最关键的光谱成分，因为红色发射的光谱位置和宽度直接决定发光效率和显色性(colorrendition)。除了高效率和稳定性，用于窄发射红光的合适Eu2+掺杂的主晶格应该满足至少部分以下要求："1.需要强共价活化剂-配体相互作用以有效降低活化剂的净正电荷。具有配位N[2]配体的介质凝聚的氮化物晶格(mediumcondensednitridelattice)被认为是最合适的。"2.主体(host)应该仅包含用于活化剂离子的一种取代晶格位点以及在主体结构内没有统计性位点占据(如在SiAlONes或CaSiAlN3:Eu中所发现)以避免发射带的不均匀变宽。在主晶格中存在多于一种取代晶格的情况下，取代晶格位点应该在化学性质方面显著不同以避免发射带的光谱重叠。"3.活化剂位点应该显示出高对称性以限制处于激发态的活化剂的可能结构弛豫模式(structuralrelaxationmodes)。优选地，活化剂位点(Ba位点)大于Eu2+以阻碍激发态弛豫并因此最小化斯托克位移(Stokesshift)。US2010/0289044进一步公开了"优选地，发红光Eu(II)磷光体也应该显示6-8的Eu(II)活化剂配位数以及这样的活化剂-配体设置，该活化剂-配体设置导致红色发射所需的Eu(II)5d能级的强分裂以及小斯托克位移。活化剂-配体接触长度应该位于210-320pm范围内。换言之，合适的红色磷光体的特征在于红色发射活化剂被其配体以6倍到8倍配位并且活化剂-配体接触长度范围为210-320pm。"。
技术实现思路
本专利技术涉及波长转换材料，其包含AE3-x1-y+zRE3-x2+y-z[Si9-wAlw(N1-yCy)[4](N16-z-wOz+w)[2]]:Eux1,Cex2，其中AE=Ca,Sr,Ba;RE=Y,Lu,La,Sc;0≤x1≤0.18;0≤x2≤0.2;x1+x2>0;0≤y≤1;0≤z≤3;0≤w≤3。本专利技术还涉及器件，其包含：a.发射蓝光的发光二极管；和b.置于该蓝光的路径中的波长转换材料，该波长转换材料包含AE3-x1-y+zRE3-x2+y-z[Si9-wAlw(N1-yCy)[4](N16-z-wOz+w)[2]]:Eux1,Cex2，其中AE=Ca,Sr,Ba;RE=Y,Lu,La,Sc;0≤x1≤0.18;0≤x2≤0.2;x1+x2>0;0≤y≤1;0≤z≤3;0≤w≤3。附图说明图1示出了根据本专利技术一些实施方案的材料的晶体结构。图2是LED的横截面图。图3是具有与LED直接接触的波长转换结构的器件的横截面图。图4是具有与LED紧密靠近(closeproximity)的波长转换结构的器件的横截面图。图5是具有与LED间隔开的波长转换结构的器件的横截面图。具体实施方式本专利技术的一些实施方案包括具有适合于固态照明应用(lightingapplications)的性能的发光主晶格材料(luminescenthostlatticematerials)。本专利技术的实施方案包括波长转换组合物，其由下式限定：AE3-x1-y+zRE3-x2+y-z[Si9-wAlw(N1-yCy)[4](N16-z-wOz+w)[2]]:Eux1,Cex2，其中AE=Ca,Sr,Ba;RE=Y,Lu,La,Sc;0≤x1≤0.18;0≤x2≤0.2;x1+x2>0;0≤y≤1;0≤z≤3;0≤w≤3。根据一些实施方案波长转换组合物的特征在于立方晶体结构(cubiccrystalstructure)，一个Eu2+掺杂剂位点被X[2](X=N,O)原子立方配位(cubiccoordination)，以及星形的Y(SiX4)4(Y=C,N)主晶格构建单元(hostlatticebuildingblocks)。图1示出了本专利技术的一些实施方案的晶体结构。在图1中，结构100是连接主晶格的(Si,Al)N4四面体的X原子。结构102是(Si,Al)N4四面体。结构104是配位能够被AE和RE原子占据的中心原子位置的X原子。结构106是能够被AE和RE原子占据的中心原子位置。八个104型原子形成围绕106型原子的立方排列。在一些实施方案中，大的Eu(II)掺杂剂在被由N[2]配体形成的立方体配位的AE位点(Wyckoff位置3d)引入晶格中。Eu-N距离，其分别决定蓝色和红色光谱范围中吸收位置和发射带位置，随着AE和RE原子的大小而增加。对于较大的AE阳离子，例如Ba，不希望的组成为AE3+aRE1-aSi6OaN11-a的次级相(secondaryphases)的形成变得更加可能，例如因为每个阳离子更高的平均体积。特别地，例如，Ba4-xCaxSi6N10O具有体积69.8-70.5ų/阳离子；BaEu(Ba0.5Eu0.5)YbSi6N11具有体积71.1ų/阳离子;以及Ca3RE3[Si9N17](RE=Sm,Yb)具有体积64.9-67.4ų/阳离子。在一些实施方案中，为避免过度的不希望的次级相形成，AE+RE阳离子的平均有效离子半径(对于六倍配位)应该在一些实施方案中不超过120pm，在一些实施方案中不超过115pm，以及在一些实施方案中不超过110pm。这些组合物的例子是Ca2.985Y3Si9N17:Eu0.015(平均半径~109pm),Ca1.985La4Si9N16C:Eu0.015(平均半径~116pm),Sr1.985Y4Si9N16C:Eu0.015(平均半径~113pm),Sr2.98Sc3Si9N17:Eu0.02(平均半径~110pm),Sr2.98Lu3Si9N17:Eu0.02(平均半径~110pm),Ca5.97Si9O3N14:Eu0.03(平均半径~114pm)。少量的掺杂阳离子例如Eu(II)或Ce(III)对相对相稳定性并不具有明显的影响。在一些实施方案中，平均阳离子尺寸的增加导致吸收和发射带向更大能量的位移。导致在蓝色到红色光谱范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长转换材料，其包含AE3‑x1‑y+zRE3‑x2+y‑z[Si9‑wAlw(N1‑yCy)

【技术特征摘要】
2016.05.03 EP 16168015.21.一种波长转换材料，其包含AE3-x1-y+zRE3-x2+y-z[Si9-wAlw(N1-yCy)[4](N16-z-wOz+w)[2]]:Eux1,Cex2，其中AE=Ca,Sr,Ba;RE=Y,Lu,La,Sc;0≤x1≤0.18;0≤x2≤0.2;x1+x2>0;0≤y≤1;0≤z≤3;0≤w≤3。2.权利要求1的波长转换材料，其中该波长转换材料具有立方晶体结构。3.权利要求1的波长转换材料，其中该波长转换材料显示一个Eu2+掺杂剂位点被X[2](X=N,O)原子立方配位。4.权利要求1的波长转换材料，其中该波长转换材料包含星形的Y(SiX4)4(Y=C,N)主晶格构建单元。5.权利要求1的波长转换材料，其中AE+RE的平均有效离子半径不超过120pm。6.权利要求1的波长转换材料，其中0<y≤1。7.权利要求1的波长转换材料，其中z+w>0。8.一种器件，其包含：a....

【专利技术属性】
技术研发人员：P施密特，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL