高效发光物质制造技术

本发明专利技术涉及一种含阳离子Ｍ的氧氮硅酸盐型发光物质，其由二价铕掺杂，且基本式为Ｍ↓［（１－ｃ）］Ｓｉ↓［２］Ｏ↓［２］Ｎ↓［２］∶Ｄ↓［ｃ］，其中Ｍ＝Ｓｒ，或Ｍ＝Ｓｒ↓［（１－ｘ－ｙ）］Ｂａ↓［ｙ］Ｃａ↓［ｘ］，ｘ＋ｙ＜０．５，该氧氮硅酸盐完全或基本上由高温稳定性的变体ＨＴ组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术与下列申请相关2003P14656，2003P14654，和2003P14655。本专利技术涉及一种权利要求1的前序部分的氮硅酸盐类的高效发光物质。特别是涉及Sr的氧氮硅酸盐类的发光物质。
技术介绍
氧氮硅酸盐型的发光物质是已知的缩写式为MSiON的发光物质，例如参见“ON new rare-earth doped M-Si-Al-O-N materials”，J.vanKrevel，TU Eindhoven 2000，ISBN 90-386-2711-4，第6章。其用Tb掺杂。通过365nm或254nm激发实现发射。由尚未公开的EP-PA 02021117.8(Docket 2002P15736)已知一种新型的发光物质。其由式MSi2O2N2(M＝Ca、Sr、Ba)的Eu共活化氧氮硅酸盐或Eu、Mn共活化的氧氮硅酸盐组成。由“Phase Relationships in the Sr-Si-O-N System”，W.H.Zhu等人，J.Mat.Sci.Lett.13(1994)，第560-562页中已知该主晶格的基本结构，其中结合陶瓷材料进行了讨论。已证实这种结构存在有两种变体，即低温相X1和高温相X2。低温相，在正文中简称为NT，主要在约1300℃下产生，而下面简称HT的高温相随温度不断上升到约1600℃的较高温度时产生。但是该两相基本上难以分开，因为其具有相同的基本结构，只是晶格常数有所不同。该两相的准确化学计算量可偏离式MSi2O2N2。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种权利要求1前序部分的发光物质，其有尽可能高的效率。本专利技术的另一目的在于提供一种具有这种发光物质的光源以及制备这种高效发光物质的方法。该目的是通过权利要求1、13和17的特征部分实现的。特别有利的实施方案列于从属权利要求。至今还没有一种其同时对外部影响不敏感而还可通过发射蓝光或发射UV的LED成功激发的发射绿光的高效发光物质。在M＝Sr(1-x-y)BayCax(0≤x+y＜0.5)的主要含Sr的实施方案即下面称为Sr-Sion的情况下，从EP-EA 02021117.8中已知的发光物质MSi2O2N2:Eu(M＝Ca、Sr、Ba)是难以控制的。虽然各个实验条件提供了优异的结果，但至今仍缺少可得到所需的可靠结果的准则。此外在高的温度负荷下还易于减少该发光物质的效率，并大大地改变其色位。优选特别是y＝0而0≤x≤0.3和x＝0而0≤y≤0.1。意外地发现，该两相基本的差别在于其作为发光物质的适合性。NT相仅有条件地用作Eu掺杂的发光物质，并易发射橙红色，而HT相特别适于用作发射绿光的发光物质。常存在由两种变体组成的可在宽频带内呈两种发射的混合物。因此希望制备尽可能纯的HT相，即其含量为至少50％，优选至少70％，特别优选至少85％。对此需一种在至少1300℃，但不超过1600℃下进行的灼烧工艺。该温度范围优选为1450-1580℃，因为较低温度渐增性地形成NT相，而较高温度下该发光物质的可加工性渐增性地恶化，并从约1600℃开始作为硬烧结的陶瓷或熔体存在。最佳温度范围与原料的准确组成和特性相关。为制备Sr-Sion型高效发光物质，特别重要的是在使用基础成分SiO2、SrCO3以及Si3N4时基本呈化学计算量关系的原始产物配料。这里Sr示例性代表M。与理想化学计算量配料的偏差不应超过特别是10％，优选5％，也可如通常那样加入熔剂。特别优选是最大偏差为1％。此外，用于掺杂的Eu的前体例如可以是氧化物Eu2O3。这种理解与至今按明显欠化学计算量加入基础成分SiO2的程序相反。特别意外的是，这种理解是因为其它作为发光物质所推荐的Sion如EP-PA02021117.8中所教导的Ba-Sion正好应是以SiO2欠量所制备的。因此适于Sr-Sion MSi2O2N2的相应配料应为11-13重量％的SiO2、27-29重量％的Si3N4、其余为SrCO3。代表M的Ba含量和Ca含量相应以碳酸盐加入。铕相应于所需掺杂例如呈氧化物或氟化物加入以代替SrCO3。配料MSi2O2N2也意味着可能稍微偏离准确的化学计算量，只要其能补偿电荷守恒即可。经证实特别有利的是，该主晶格的初始成分，特别是Si3N4具有尽可能高的纯度。因此特别优选由液相如由四氯化硅为原料所合成的Si3N4。已证实钨和钴的污染是关键的。该杂质应尽可能低，按前体物质计特别是各应小于100ppm，龙其是小于50ppm。此外尽可能高的反应性是有利的，该反应性可通过反应性表面积(BET)定量化。该反应性表面积应至少为6m2/g，优选至少为8m2/g。杂质铝和钙的含量按前体物质Si3N4计应尽可能低于100ppm。在偏离上述化学计算量配料工艺控制和温度控制情况下，如果SiO2加入量过低，则不断增加地形成不需要的异相即氮硅酸盐相MxSiyNz如M2Si5N8，以致造成氮过量。尽管该化合物本身是一种有用的发光物质，但在Sr-Sion的合成方面其与另外的氮硅酸盐一样有特别大的干扰，因为这种异相吸收Sr-Sion绿光辐射且可能转换成已知的氮硅酸盐的红光辐射。反之，在加入太多的SiO2时，由于产生氧过量而形成Sr硅酸盐如Sr2SiO4。该两异相均吸收有用的绿光发射或至少导致晶格缺陷如空穴，该空穴大大有损于该发光物质的效率。作为根据其准则是该异相的含量应尽可能低于15％，优选甚至低于5％。在合成的发光物质的XRD光谱中其相应于如下要求，即在XRD偏转角2θ在25-32°范围内时所有异相峰的强度应小于表征HT变体的在约31.8°的主峰强度的1/3，优选小于1/4，特别优选小于1/5。这特别适用于SrxSiyNz型异相，特别是Sr2Si5N8。在最佳工艺控制情况下可以可靠地实现80％至明显超过90％的量子效率。与此相反，在非特异性工艺控制中该效率通常达最高为50-60％的量子效率。本专利技术可制备式为MSi2O2N2(M＝Ca、Sr、Ba)的氧氮硅酸盐型的发光物质，其由二价Eu活化，并可另外加有Mn作共活化剂，其中该发光物质主要或单独即大于50％的发光物质，优选大于85％的发光物质由HT相组成。该HT变体的特征在于，其可宽频激发，即在50-480nm，特别是150-480nm，特别优选250-470nm的宽范围内激发；其对外部影响具有特别高的稳定性，即在150℃下在空气中无可检测出的降解；其在交变条件下显示特别好的色位稳定性。其它优点包括在红光区的低吸收，这对发光物质混合物特别有利。下面该发光物质常称为Sr-Sion:Eu。主体是HT变体特别可如此识别，即与在XRD光谱中约25-27°处存在的HT变体的三组反射光中的最大强度峰相比，在XRD光谱中约28.2°处的NT变体的特征峰强度小于1∶1，优选小于1∶2。这里所述的XRD光谱各与通过已知Cu-Kα线的激发相关。在相同的活化剂浓度下，该发光物质的发射特性不同于相同化学计算量的NT变体。在最佳HT变体的情况下，该HT变体的半值宽明显小于含异相和含缺陷的简单混合物的情况，并且处于70-80nm范围，而含异相和含缺陷的简单混合物的半值宽约为110-120nm。该HT变体的主波长通常较短，比明显含异相的样品短10-20nm。此外，与NT主体的或含高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效发光物质，其选自含阳离子Ｍ且基本式为Ｍ↓［（１－ｃ）］Ｓｉ↓［２］Ｏ↓［２］Ｎ↓［２］：Ｄ↓［ｃ］的氧氮硅酸盐类型，其中Ｍ包括Ｓｒ作为组分，且Ｄ是用铕二价掺杂，其特征在于，Ｍ仅为Ｓｒ，或Ｍ＝Ｓｒ↓［（１－ｘ－ｙ）］Ｂａ↓［ｙ］Ｃａ↓［ｘ］，其中ｘ＋ｙ＜０．５，其中所述氧氮硅酸盐完全或基本上由高温稳定的变体ＨＴ组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2003-9-24 103 44 330.41.一种高效发光物质，其选自含阳离子M且基本式为M(1-c)Si2O2N2:Dc的氧氮硅酸盐类型，其中M包括Sr作为组分，且D是用铕二价掺杂，其特征在于，M仅为Sr，或M＝Sr(1-x-y)BayCax，其中x+y＜0.5，其中所述氧氮硅酸盐完全或基本上由高温稳定的变体HT组成。2.权利要求1的发光物质，其特征在于，所述Eu含量为M的0.1-20摩尔％。3.权利要求1的发光物质，其特征在于，Sr是M的主要部分，且部分M，特别是不超过30摩尔％的M由Ba和/或Ca所取代。4.权利要求1的发光物质，其特征在于，Sr是M的主要部分，且部分M，特别是不超过30摩尔％的M由Li和/或La和/或Zn所取代。5.权利要求1的发光物质，其特征在于，在式为MSi2O2N2的氧氮硅酸盐中的部分SiN基，特别是不超过30摩尔％的SiN基由AlO基所取代。6.权利要求1的发光物质，其特征在于，部分Eu，特别是不超过30摩尔％的Eu由Mn所取代。7.权利要求1的发光物质，其特征在于，杂质W和Co的含量尽可能少，特别是按前体物质计各少于100ppm，优选少于50ppm。8.权利要求1的发光物质，其特征在于，所述氧氮硅酸盐的70％以上，特别是85％以上由HT变体组成。9.权利要求1的发光物质，其特征在于，所述氧氮硅酸盐主要由HT变体组成，并且异相含量小于15％。10.权利要求1的发光物质，其特征在于，所述发光物质的发射半峰宽(FWHM)在来自50-480nm之间的峰发射范围的光子激发时小于90nm。11.权利要求1的发光物质，其特征在于，在其XRD光谱中，异相的含量按如下规则最小化，即在XRD偏转角2θ在25...

【专利技术属性】
技术研发人员：T菲德勒，F杰曼，
申请(专利权)人：电灯专利信托有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]