发光物质制造技术

本发明专利技术涉及一类新型基于普遍可掺杂的基质的发光物质（磷光体），其由由元素Ｐ、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ和Ｎ组成的，优选组成为Ｓｉ↓［３］Ｂ↓［３］Ｎ↓［７］的无定形的、至多部分结晶的网络组成。该体系中光的激发和发射能通过单独或组合地插入任意的阳离子活化剂，但也能通过引入氧作为阴离子组分而在与实践相关的整个范围内改变。由此开拓了发光物质的全光谱应用，例如用于照明系统或电子显示屏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一类新型的基于普遍可掺杂的基质的发光物质(磷光体)，其由由元素P、 Si、 B、 A1和N组成的，优选组成为Si3B^的无 定形的、至多部分结晶的网络组成。该体系中光的激发和发射能通过 单独或组合地插入任意的阳离子活化剂，但也能通过引入氧作为阴离 子组分而在与实践相关的整个范围内改变。由此开拓了发光物质的全 光语应用，例如用于照明系统或电子显示屏。
技术介绍
基于氧化-和/或氮化-硅酸盐、-磷酸盐或-铝酸盐作为主晶格，以 过渡金属或镧系元素掺杂作为活化剂的发光物质，在许多不同的方案 中有描述。对于要提供的发光物质的要求不断增长，这特别是因为已 经通过新的照明和显示屏技术而开发出超过常规应用领域，如电子束 显示屏(阴极射线管)或气体放电发光体的新的用途。自从蓝色LED's (例如GaN或Ga卜xlnj)已可获得以来，已经进行了相当的努力以通过 用一种或多种发光物质涂布来调整其发射用于所期望的应用，如发射 颜色。因为白色LED's与传统发光体相比消耗少得多的电流并具有显 著更长的使用寿命，所以存在着最优化这些体系的特别深入的工作。 除了室内和室外照明外，存在着作为汽车头尾灯，作为液晶显示屏的 光源或作为等离子显示屏中元件的许多有前景的应用领域。迄今为止提供的发光物质主要是结晶的。其中，所期望的发光性 质通过将存在于物质的晶格中的离子交换成其他离子，即所谓的活化 剂而获得。在这种情况下，各结晶基质必须在规定的晶格位置上包含 特定的阳离子。这些阳离子及其晶格位置必须使得它们满足活化剂离 子的化学和结构要求，由此容许相应的置换。这些前提条件起到了强烈的限制作用，因为对于每个活化剂离子必须找寻到特定的主结构。由于要置换的阴离子和活化剂离子不可避免的不匹配，所以可实现的掺杂浓度又会被限制。特别是，不等价(aliovalent)掺杂同时迫使产生了电子缺陷，这种缺陷尤其是由于磷光熄灭或衰减而产生负面作用。使用结晶基质的额外的不利结果是，对于要求宽范围发射的情况，例如通过绿、红和蓝光发射组合的白光发射的情况，必须使用两种或更多种不同的发光物质，这显著增加了制造的复杂性和成本。而且，迄今为止描述的所有发光物质的共同特征在于，它们在极端的温度条件下以及某些情况下还有压力条件(温度直到1900。C)下经由固态反应而制备。除了增加的能量消耗杂质外，由原料化合物而来且由于坩埚材料上的腐蚀而带来的杂质起到负面作用，且其不能通过任一种提纯操作而除去。杂质产生非常负面的影响，特别是对于光学材料就发光物质来说，它们损害其效率，因为它们降低了透光度并且同时促进无辐射衰退。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是克服现有技术的缺点。特别地，要提供一种耐热和化学物质的基质，其中可以普遍任意地掺入活化剂。另外制备路线将容许生产高纯度的产品。根据本专利技术，该目标通过基于无定形或部分结晶的网络的发光物质而实现，其中，该网络含有氮(N)和至少两种选自P、 Si、 B和Al的元素，以及将至少一种活化剂引入该网络中。本专利技术的发光物质的特征特别在于，它们不是基于结晶结构的物质而更多地是基于无定形或部分结晶的网络的物质。用于根据本专利技术形成发光物质的基础材料具有尤其是X-射线无定形(r5ntgenamorph )的网络，亦即它们不含直径》300nm的晶体，特别是不含直径> 200nm的晶体，以及甚至更优选直径^100nm的晶体。本专利技术的发光物质的基础材料因此特别地，无论如何不具有远程点阵对称(Gittersymmetrie)。在本专利技术的发光物质中，将至少一种活化剂另外引入至该基础材料的网络中。与常规的晶体发光物质不同，在此不进行预先含于基础材料中的离子对活化剂的交换，而是将活化剂另外插入。这带来了显著的优点，即，能将任意活化剂插入至相同的基质中，因此能够提供包含不同活化剂的发光物质。由此，使得在宽范围内协调并混合发射光的波长，尤其是还提供发射白光的发光物质是可能的。本专利技术的具有无定形或部分结晶网络的发光物质的基础材料含有至少两种选自P、 Si， B、 Al的元素以及与其独立地总有N。特别地，该网络由元素P、 Si、 B、 A1和N组成，或由各个子系统P、 Si、 B和N, P、 Si、 A1和N， Si、 B、 Al和N， P、 B、 Al和N， P、 Si和N, P、B和N， P、 A1和N， Si、 B和N， Si、 Al和N或B、 A1和N组成。将合适的活化剂插入或引入该网络。作为活化剂可特别是将任意金属离子插入到无机的无定形或部分结晶的网络中。优选的活化剂元素是Ba、 Zn、 Mn、 Eu、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Sn、Sb、 Pb或Bi。活化剂优选是Mn2+、 Zn2+、 Ba2+、 Ce3+、 Nd3+、 Eu2+、 Eu3+、Gd3+、 Tb3+、 Sn2+、 Sb3+、 Pb"或B广。发光物质中活化剂的量优选为> 0. 1重量％，特别是>0. 5重量％以及特别优选最高至14重量°/。，尤其是最高至5重量y。。该活化剂还可以具有敏化剂功能。特别优选根据本专利技术，将合适的活化剂插入到组成为Si/B/N的无定形三维网络。该主体材料无论如何不具有周期性的点阵对称。由于对活化剂的晶体场强度的有利作用以及为了达到高机械和热稳定性，基础材料结构优选为氮化物本性的(nitridischer Natur)，其可任选被氧化物(oxidisch)掺杂。本专利技术进一步涉及一种用于制备如上定义的发光物质的方法，含有如下步骤(i)提供一种或多种分子前体，(ii)将该分子前体处理为陶瓷前驱体(prakeramischen)材料，以及(i i i)热分解该陶瓷前驱体材料，其中形成无定形或部分结晶的网络，其特征在于将活化剂在步骤(i)、 (ii)或(iii)的至少一个中加入。基础材料可单独地通过被处理为陶瓷前驱体材料，然后通过热分解而转化成最终的陶资状态的分子前体或聚合前体而获得。就Si3B3N7来说由四面体的Si^单元和三角形平面的BN3单元构成的空间网络显然无论如何不会提供通过常规的活化剂(例如镧系元素)的阳离子置换(Si、 B)的可能性。尽管如此，已经令人惊讶地发现，当采取合适的预备好的化学措施时，掺杂元素可额外地(不通过置换)牢固地结合入刚性网络。根据本发朋，首先提供了一种或多种分子前体。其中，该分子前体含有基础材料的元素，即特别地是至少两种选自P、 Si、 B和A1的元素。P、 Si、 B、 Al的浓度在此分别调节在0和100原子％之间，优选10和80原子％之间。分子前体特别优选是囟化物、优选氯化物。可以采用多种分子前体，特别是分子前体的混合物作为起始材料，然后使其经受共氨解作用。分子前体的混合物能通过例如将硅氮烷和硼卣化物和/或磷卣化物混合而获得。在进一步的实施方案中，使用涉及的是单组分前体的分子前体。这样的单组分前体已经包含产物的所有元素。特别优选用作制备的起点的是分子化合物Cl3Si (NH)BC12(TADB),它已经含有最终产品重所追求的Si-N-B键。进一步优选的分子单组分前体是Cl4P(N) (BCl2)SiCl3、Cl3PNSiCl3、(Cl3Si)2NBCl2、Cl3本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无定形或者部分结晶网络的发光物质，该网络包含Ｎ和选自Ｐ、Ｓｉ、Ｂ和Ａｌ的至少两种元素，并且其中至少一种活化剂被引入该网络。

【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：M詹森，H卡克马克，
申请(专利权)人：马普科技促进协会，
类型：发明
国别省市：DE[德国]