一种LED红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件制造技术

本发明专利技术提供一种LED红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件。该荧光物质由M、A、D、X、L和Z元素组成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种或一种以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的一种或一种以上元素；D元素至少含有Si、Ge、C、Sn、Ti、Zr和Hf中的一种或一种以上元素；X元素至少含有N、O和F中的一种或一种以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的一种或一种以上元素；Z元素至少含有稀土元素或过渡金属元素中的一种或一种以上元素。本发明专利技术的荧光物质具有发光效率高、温度特性优良、半宽度宽等特点，可单独用于或与其他荧光物质组合用于制作高性能的发光器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种LED红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件，尤其涉及ー种氮化物红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件，属于半导体

技术介绍
白光发光二极管(白光LED)具有低电压、高光效、低能耗、长寿命、无污染等优点，在半导体照明及液晶平板显示领域得到了成功的应用。目前白光LED的实现方式主要分为两种一种是三基色(红、蓝、緑)LED芯片的组合；另一种是单ー蓝光/紫外芯片复合荧光物质。其中，第二种实现方式以其简单、易行、且价格相对低廉成为白光LED的主流方案。在白光的实现过程中，红色荧光物质作为红、绿、蓝三基色中的重要组成部分不可或缺，除了用于补偿“蓝光LED+YAG: Ce ”中的红色缺乏外，它还可以与蓝光LED及绿色荧光物质配合产生白光，或者与绿、蓝色荧光物质及紫光或紫外LED配合产生白光。目前已经报道的LED用红色荧光物质，包括Eu27Eu3+或Mn4+激活的荧光物质，具有代表性的为(Ca, Sr) S:Eu2+、Y2O3:Eu3+，Bi3+、Y2O2S:Eu3+，Bi3+、Y(V，P) O4:Eu3+、CaMoO4 = Eu3+等，其中(Ca，Sr) S:Eu2+与蓝光LED具有较好的光谱匹配性，但其稳定性差、光衰大等问题极大地制约了其在 LED 上的应用。Y2O3: Eu，B1、Y2O2S: Eu，B1、Y (V，P) O4: Eu 和 CaMoO4: Eu 荧光物质均采用的是Eu3+作为激活剂，它们的激发光谱在370nm以上的长波紫外和可见光区均是ー些锐线谱，加大了应用时对匹配芯片的精确筛选和有效控制的难度；另外，这几类荧光物质在长波紫外或可见蓝光区域的激发效率均非常的低，尽管近年来新开发的CaMoO4 = Eu3+由于高浓度的Eu3+掺杂发光效率有所改善，但其对芯片的苛刻要求同样极大的限制了其应用。20世纪90年代末以来，ー类新型的氮/氮氧化物荧光物质被开发出来，这类荧光物质的阴离子基团含有高负电荷的N3—，电子云膨胀效应使得其激发光谱向近紫外、可见光等长波方向移动，而且它们的 基质具有紧密的网络结构，物理化学性质稳定，从而掀起了以氮/氮氧化物为基质的荧光物质的研究热潮。2001 年专利文献 EPl 104799A1 公开了 ー类 MxSiyNz: Eu (M 为 Ca/Sr/Ba 中至少ー种，z = 2/3x+4/3y)氮化物红色荧光物质，其代表性的荧光物质主要有MSiN2:Eu、M2Si5N8:Eu和MSi7Nltl = Eu三种。此系列红色荧光物质的热稳定性较差，荧光物质受热之后发光亮度迅速下降。2005年专利文献W02005/052087公开了ー类MaAbDeEdXe红色荧光物质，式中M为Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm 和 Yb 中的ー种或两种元素，A 为 Mg、Ca、Sr 和 Ba的ー种或两种元素，D为四价金属元素S1、Ge、Sn、T1、Zr和Hf的ー种或两种元素，E为B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd和Lu的ー种或两种元素，X选自0、N和F的ー种或两种元素,且该荧光物质具有CaAlSiN3结构，典型荧光物质为CaAlSiN3:Eu。该类荧光物质热稳定性要明显优于MxSiyNz:Eu (M为Ca/Sr/Ba中至少ー种，z = 2/3x+4/3y)系列氮化物红色荧光物质，从而引起业界广泛关注。2005年专利文献0附00340631(公开了组成式为111/31凡:22的红色荧光物质，其中M为Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的ー种或ー种以上元素，A为硼、Al、Ga、In、Tl、Y、Sc中的ー种或ー种以上元素，B为S1、Ge、Sn、Pb中的ー种或ー种以上的元素，N为氮，Z是选自稀土元素或过渡元素中至少ー种的激活剂，且(m+z) : a : b : n =1:1 :1 : 3。该专利同时限定突光物质中碳含量小于0. 08% (wt),氧含量小于3% (wt)。2006年专利文献CN101090953A公开了 ー种红色荧光材料，该荧光材料晶相是Eu激活的CaAlSiN3。荧光材料的原始粒径小于等于10 y m，专利限定该荧光产品中不含AlN0专利同时公布了荧光材料的原材料及合成方法，同时限定了激活剂Eu2+的掺杂浓度为0. 01% -10%。2010 年专利文献 W02010/074963A1 也公开了(Ca，Sr) AlSiN3 = Eu2+红色荧光物质，且对荧光物质中杂质氧和卤素的含量进行了限定，要求杂质氧含量小于2% wt,卤素(F或/和Cl)含量大于0小于2原子百分数。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种LED红色荧光物质，其发光效率优于目前常规Eu2+激活的具有CaAlSiN3结构的红色荧光物质，且具有优良的热稳定性。本专利技术的另一目的在于提供ー种采用所述红色荧光物质的显色性能优异的发光器件。本专利技术针对由M、A、D、X、L和Z元素组成的氮化物系列红色荧光物质，尤其是以Ca为代表M元素，Al为代表的A元素，Si为代表的D元素以及含有氮及微量氧、Se及碳，以CaAlSiN3为主相的氮化物红色荧光 物质展开了系列细致研究。研究表明Se的掺杂不仅有利发光强度的増加，还可以调节荧光物质的光色性能；荧光物质中少量氧的存在有利于荧光物质发射峰的宽化；同时，微量碳的存在有利于抑制发光中心Eu2+的氧化。通过对基质中正价阳离子M的替换，调节基质的晶体场强度，如荧光物质中随着Sr含量的増加和Ca含量的減少，本专利技术荧光物质的发射主峰逐渐红移，发光颜色趋向于更红。因此，为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案ー种LED红色荧光物质，该荧光物质是由M、A、D、X、L和Z元素组成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的ー种或ー种以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的ー种或ー种以上元素；D元素至少含有S1、Ge、C、Sn、T1、Zr和Hf中的ー种或ー种以上元素；X元素至少含有N、0和F中的ー种或ー种以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的ー种或ー种以上元素；Z元素至少含有稀土元素或过渡金属元素中的一种或ー种以上元素。本专利技术的LED红色荧光物质优选通式为MmAaDbXdLy = Zn，其中，0.5彡m彡1.5，0. 5 彡 a 彡1. 5,0. 5 彡 b 彡 1.5，2 彡 d 彡 5,0. 00001 ^ y ^ 0. 02,0. 0001 彡 n 彡 0.1。本专利技术的LED红色荧光物质中，所述M元素至少含有Ca、Sr和Ba中的ー种或ー种以上元素；A元素至少含有Al、B、Gd和Y中的ー种或ー种以上元素；D元素至少含有Si和C中的ー种或两种元素；X元素至少含有N和0中的ー种或两种元素，L元素至少含有Se ；Z元素至少含有Eu、Ce和Mn中的ー种或ー种以上元素。本专利技术的LED红色荧光物质，其中的M元素优选包含Ca和Sr，原子个数比Ca/(Sr+Ca)为 w，0. 03 彡 w 彡 0. 2。本专利技术的LED红色荧光物质，其中的D元素中包含C，C元素在荧光物质中的重量百分比介于0. 001%到0.4%之间。本专利技术的LED红色荧光物质，其中的X元素中包含0，0元素在所述荧光物质中的重量百分比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED红色荧光物质，其特征在于：该荧光物质是由M、A、D、X、L和Z元素组成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种或一种以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的一种或一种以上元素；D元素至少含有Si、Ge、C、Sn、Ti、Zr和Hf中的一种或一种以上元素；X元素至少含有N、O和F中的一种或一种以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的一种或一种以上元素；Z元素至少含有稀土元素或过渡金属元素中的一种或一种以上元素。

【技术特征摘要】
1.一种LED红色荧光物质，其特征在于该荧光物质是由M、A、D、X、L和Z元素组成，其中，M元素至少含有Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种或一种以上元素；A元素至少含有B、Al、Ga、In、La、Gd、Lu、Sc和Y中的一种或一种以上元素；D元素至少含有S1、Ge、C、Sn、T1、Zr和Hf中的一种或一种以上元素；X元素至少含有N、O和F中的一种或一种以上元素，L元素至少含有S、Se和Te中的一种或一种以上元素；Z元素至少含有稀土元素或过渡金属元素中的一种或一种以上元素。2.根据权利要求1所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述荧光物质的通式为 MniAaDbXdLy = Zn,其中，O. 5 彡 m 彡1. 5,0. 5 彡 a 彡1. 5,0. 5 彡 b 彡1. 5，2 彡 d 彡 5，O.00001 ^ y ^ O. 02,0. 0001 彡 η 彡 O.1。3.根据权利要求1或2所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述M元素至少含有Ca、Sr和Ba中的一种或一种以上元素；Α元素至少含有Al、B、Gd和Y中的一种或一种以上元素；D元素至少含有Si和C中的一种或两种元素；X元素至少含有N和O中的一种或两种元素，L元素至少含有Se ；Z元素至少含有Eu、Ce和Mn中的一种或一种以上元素。4.根据权利要求1-3中任一项所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述M元素中包含Sr。5.根据权利要求4所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述M元素为Ca和Sr。6.根据权利要求5所述的LED红色荧光物质，其特征在于原子个数比Ca/(Sr+Ca)为w,O. 03 ^ w ^ O. 2o7.根据权利要求1-6中任一项所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述D元素中包含C。8.根据权利要求7所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述C元素在所述荧光物质中的重量百分比介于O. 001%到O. 4%之间。9.根据权利要求1-6中任一项所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述X元素中包含O。10.根据权利要求9所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述O元素在所述荧光物质中的重量百分比介于O. 01%到5%之间。11.根据权利要求1-6中任一项所述的LED红色荧光物质，其特征在于所述D元素中包含C，所述X元素中包含O，C元素在所述荧光物质中的重量百分比介于O. 001%到O. 4%之间，O元素在所述荧光物质中的重量百分比介于O. 01%到5%之间。12.根据权利要求1-11中任一项所述的氮化物红色荧光物质，其特征在于所述荧光物质为粉末状、薄膜状或片状。13.一种发光膜或发光片，其特征在于所述发光膜或发光片是由权利要求1-7中任一项所述的氮化物红色荧光物质分散在玻璃材料、塑料材料或树脂材料中所形成的，或者，是由权利要求1-11中任一项所述的氮化物红色突光物质与其他突光物质共同分散在玻璃材料、塑料材料或树脂材料中或涂敷在玻璃材料、塑料材料或树脂材料之上所形成的。14.根据权利要求13所述的发光膜或发光片，其特征在于所述其他荧光物质为下列荧光物质中一种或一种以上(Y, Gd，Lu，Tb)3(Al, Ga)5012:Ce, (Mg，Ca，Sr, Ba)2Si04:Eu、(Ca, Sr) 3Si05:Eu, (La, Ca) 3Si6Nl1: Ce、a-SiA10N:Eu、β-SiAlON:Eu、Ba3Si6O12N2:Eu、Ca3 (Sc, ...

【专利技术属性】
技术研发人员：何华强，刘荣辉，胡运生，何涛，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：