一种氮化物荧光粉、其制备方法及含该荧光粉的发光装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种氮化物荧光粉、其制备方法及含该荧光粉的发光装置。该荧光粉的化学式为M3-x/2(N2-x，Ox)·aA1-y/3(N1-y，Oy)·bD3-z/4(N4-z，Oz)·cXmNn:dR，其中M元素至少包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种或一种以上元素；A元素至少包含B、Al、Ga、La、Gd、Sc和Y中的一种或一种以上元素；D元素至少包含Si、Ge和Ti中的一种或一种以上元素；X元素至少包含Se和Te中的一种或两种元素；R元素至少包含Ce、Eu和Mn中的一种或一种以上元素，0.0001≤x≤0.05，0.0001≤y≤0.05，0.0001≤z≤0.05，2.8≤a≤3.2，0.8≤b≤1.2，0.0001≤c≤0.1，0.001≤d≤0.2，0.8≤m≤4.2，1.8≤n≤4.5。本发明专利技术的荧光粉发光效率高，合成工艺简单易行，可单独用于或与其他荧光粉组合用于制作高性能的发光装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可被紫外、紫光或蓝光LED (Light Emitting Diode)有效激发的氮化物荧光粉、其制备方法及含该荧光粉的发光装置，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第一种是三基色(红、蓝、绿)LED芯片的组合；另一种是用LED激发荧光粉混合形成白光，即用蓝光LED芯片配合发黄光的荧光粉，或者用蓝光LED配合发绿色光和红色光的两种荧光粉，或者用紫外或紫光LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉等。在这些实现方式中，蓝光LED芯片配合YAG = Ce黄色荧光粉的方式简单、易行、且价格相对低廉，成为白光LED的主流方案。然而使用这种方式形成的白光光谱中缺少红色成分，需要加入红色荧光粉，以获得高显色、低色温的白光LED产品。氮/氮氧化物荧光粉问世以来，受到了广泛关注。该类荧光粉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，可以被200 500nm范围内蓝光和紫外激发发光，发射光主波长分布在590 720nm较宽范围内，具备显色性好、发光效率高的特点，安全性能好、无毒、环保，且基质具有紧密的网络结构，物理化学性质稳定。因此，氮化物红色荧光粉可应用于制备高显色、低色温白光LED。然而目前氮化物荧光粉(例如，专利文献EP1104799A1、W02005/052087, CN100340631C、CN101090953A中公开的荧光粉)的发光效率仍需要进一步提升。另一方面，该类荧光粉在制备工艺上普遍存在对设备要求比较苛刻的现象(通常需高温、高压环境)，成本高且工艺复杂。为了便于氮化物荧光粉在白光LED上广泛应用，急需解决该类荧光粉发光效率及制备工艺中存在的问题
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有更高发光效率、更宽光谱分布及更好化学稳定性的LED用氮化物荧光粉。本专利技术的另一目的在于提供一种简单易行的上述荧光粉的制备方法。本专利技术的又一个目的在于提供一种包含上述氮化物荧光粉的具有优异的光效及显色性能的发光装置。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种氮化物突光粉，该突光粉的化学式为M3_x/2_d(N2_x, Ox) aA^y/g (N1^y,Oy) bD3_z/4(N4_z，Oz) CXniNnZdR,其中 M 元素至少包含 Be、Mg、Ca、Sr、Ba 和 Zn 中的一种或一种以上兀素；A兀素至少包含B、Al、Ga、La、Gd、Sc和Y中的一种或一种以上兀素；D兀素至少包含S1、Ge和Ti中的一种或一种以上元素；X元素至少包含Se和Te中的一种或两种元素；R元素至少包含Ce、Eu和Mn中的一种或一种以上元素，0. 0001 ^ x ^ 0. 05，0. 0001 ^0. 05，0. 0001 彡 z 彡 0. 05，2. 8 彡 a 彡 3. 2，0. 8 彡 b 彡1. 2，0. 0001 彡 c 彡 0. 1，0. 001 彡 d 彡 0. 2，0. 8 彡 m 彡 4. 2，1. 8 彡 n 彡 4. 5。所述X元素必含有Se。所述M元素必含有Ca，A元素必含有Al，D元素必含有Si，X元素必含有Se，R元素必含有Eu。所述M元素包含Ca,或含有Sr和Ba中的一种或两种和Ca ；A元素包含Al,或含有B和Ga中的至少一种或两种和Al ；D元素包含Si,或Si和Ge ；X元素包含Se ；R元素包含Eu,或 Eu 和 Mn。所述M元素优选为Sr和Ca，原子数比Ca/(Sr+Ca)为W，其中0. 03彡w彡0. 2。本专利技术的氮化物荧光粉中还含有C，其中C在所述荧光粉中的重量百分比介于0. 001%到 0. 4%之间。本专利技术的氮化物荧光粉中包含Se或Te元素。Se或Te加入后会对荧光粉的结晶和发光性能产生影响。Se或Te会进入荧光粉的晶格，使得发光中心周围的晶体场环境发生改变，进而影响荧光粉发射峰的位置、形状及发光强度，得到具有不同光色性能的荧光粉，拓宽了在白光LED上的应用范围。同时，Se或Te单质及其化合物原料在荧光粉合成过程中，可以起到助熔的作用，强化荧光粉的结晶，具有完善结晶的荧光粉必然具有优良的发光特性。本专利技术的氮化物荧光粉中，氮与氧共存，少量氧的引入可使荧光粉发射光谱的半宽度变宽，有利于实际应用时提高发光装置的显色指数，然而过高的氧含量会使荧光粉的色纯度急剧下降，甚 至对氮化物的晶体结构产生破坏作用，使得荧光粉相对发光强度降低，本专利技术对氧的含量进行了限定，保障了该系列荧光粉在LED上应用；同时，微量碳的存在有利于荧光粉晶体结构的稳定，从而抑制发光中心Eu2+的氧化，防止转化成Eu3+而损害发光效率，然而过多碳的存在，会对荧光粉造成污染，不仅影响体色，而且光效也大幅下降。而且，为了满足不同发光装置对荧光粉光色性能等的应用要求，本专利技术荧光粉可以通过调节其通式中M所代表的二价元素的种类和比例来调节其发射主峰位置及发射峰的形状，进而调整荧光粉的光色性能。为了满足不同发光装置对荧光粉光色性能等的应用要求，本专利技术荧光粉可以通过调节其通式中M所代表的二价元素的种类和比例来调节其发射主峰，如随着Sr含量的增加和Ca含量的减少，本专利技术荧光粉的发射主峰逐渐红移，发光颜色趋向于更红，Sr的含量增加会使荧光粉的相对荧光强度明显增强，然而Sr的含量过大会导致荧光粉的稳定性变差。因此本专利技术的氮化物荧光粉可被紫外、紫光或蓝光LED有效激发，具有激发波长范围广、发光效率高、热稳定性能优异的特点。一种上述氮化物荧光粉的制备方法，包括混合和煅烧过程，其步骤如下(I)按照化学式 M3_x/2_d (N2_x，Ox) aAlV3 (N，Oy) bD3_z/4 (N4_z，Oz) cXmNn dR，其中M元素至少包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种或一种以上元素；A元素至少包含B、Al、Ga、La、Gd、Sc和Y中的一种或一种以上兀素；D兀素至少包含S1、Ge和Ti中的一种或一种以上元素；X元素至少包含Se和Te中的一种或两种元素；R元素至少包含Ce、Eu和Mn中的一种或一种以上元素，0. 0001 ^ X ^ 0. 05，0. 0001 ^ y ^ 0. 05，0. 0001 ^ z ^ 0. 05，2. 8 彡 a 彡 3. 2，0. 8 彡 b 彡1. 2,0. 0001 彡 c 彡 0. 1，0. 001 彡 d 彡 0. 2，0. 8 彡 m 彡 4. 2，1.8 ^ 4. 5进行配料；分别以含M元素的金属或化合物，含A元素的金属或化合物，含D元素的单质或化合物，含X元素的单质或化合物，R元素的金属或化合物为原料，按照所述荧光粉化学式要求的摩尔配比称取相应原料，其中必须包含一种或多种金属或非金属单质，然后充分混合均匀形成混合料。(2)将上述的混合料在常压、1200-2000°C煅烧，煅烧时间为0. 5-20小时，煅烧气氛为氮气或氮氢混合气。所述M元素、A元素、D元素、X元素和R元素的化合物为相对应的氧化物、氮化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐或硫酸盐。采用部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物荧光粉，其特征在于：该荧光粉的化学式为M3?x/2?d(N2?x，Ox)·aA1?y/3(N1?y，Oy)·bD3?z/4(N4?z，Oz)·cXmNn:dR，其中M元素至少包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种或一种以上元素；A元素至少包含B、Al、Ga、La、Gd、Sc和Y中的一种或一种以上元素；D元素至少包含Si、Ge和Ti中的一种或一种以上元素；X元素至少包含Se和Te中的一种或两种元素；R元素至少包含Ce、Eu和Mn中的一种或一种以上元素，0.0001≤x≤0.05，0.0001≤y≤0.05，0.0001≤z≤0.05，2.8≤a≤3.2，0.8≤b≤1.2，0.0001≤c≤0.1，0.001≤d≤0.2，0.8≤m≤4.2，1.8≤n≤4.5。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物荧光粉，其特征在于该荧光粉的化学式为 M3—x/2—d ( -X，Os) · aAi—y/3 (N1-y，Oy) · bD3_z/4(N4_z，Oz) ·cXmNn:dR，其中M元素至少包含Be、Mg、Ca、Sin Ba 和 Zn 中的一种或一种以上兀素；A兀素至少包含B、Al、Ga、La、Gd、Sc和Y中的一种或一种以上兀素；D兀素至少包含S1、Ge和Ti中的一种或一种以上元素；X元素至少包含Se和Te中的一种或两种元素；R元素至少包含Ce、Eu和Mn中的一种或一种以上元素，O. 0001 < x < O. 05，O. 000Ky<0. 05，O. 0001 < z < O. 05，2. 8 < a < 3. 2，O. 8 < b <1. 2，O. 0001 < c <0. 1，O. 001 < d < O. 2,0. 8 < m < 4· 2，1. 8 < η < 4· 5。2.根据权利要求1所述的氮化物荧光粉，其特征在于所述X元素必含有Se。3.根据权利要求2所述的氮化物荧光粉，其特征在于所述M元素必含有Ca，A元素必含有Al，D元素必含有Si，X元素必含有Se，R元素必含有Eu。4.根据权利要求3所述的氮化物荧光粉，其特征在于所述M元素包含Ca，或含有Sr和Ba中的一种或两种和Ca ；Α元素包含Al，或含有B和Ga中的至少一种或两种和Al ；D元素包含Si，或Si和Ge ；X元素包含Se ；R元素包含Eu，或Eu和Mn。5.根据权利要求1所述的氮化物荧光粉，其特征在于所述M元素包含Sr和Ca，原子数比 Ca/ (Sr+Ca)为 w，其中 O. 03 < w < O. 2。6.根据权利要求1所述的氮化物荧光粉，其特征在于所述荧光粉还含有C，其中C在所述荧光粉中的重量百分比介于O. 001%到O. 4%之间。7.根据权利要求1所述的氮化物荧光粉，其特征在于所述荧光粉的组成包含下列化学式中的一种或几种 Ca2. 9915 (N!. 999，O。. 001) · 3· 0A1。. 9997 (N。. 999，O。.謝)·1. OSl29998 (N3i 999 O00Ol) · O. OOOlSe1 8N2 4:0.008Eu ； C a 2 ■ 991 5 ( N I ■ 999，O 0 00 1 ) · 3 . O A I。■ 9 9 9 7 ( N。■ 9 9 9，O 0 00 1 ) ·1. O S i 2 ■ 9998 ( N 3. 999，00_001) · O. OOlSe1 8N2 4:0. 008Eu ； C a 2 ■ 991 5 ( N I ■ 999，O 0 00 1 ) · 3 . O A I。■ 9 9 9 7 ( N。■ 9 9 9，O 0 00 1 ) ·1. O S i 2 ■ 9998 ( N 3. 999，00_001) · O. OlSe1 8N2 4:0. 008Eu ； CaO. 6415^^2. 35 (Nli QQQ , Oqqqi) · 3 . OAl0. 9997 ( N0. 999 ^0. OOl) ·1. OSl 2. 9998 ( N3. 999 O。·oca) * O. OOlSe4N4:0. 008Eu ； Ca0.4415Sr2.55 (N1.999，O0. οοι) · 3. O I q· 9997 (N0.999，Oqqqi) ·1. OSi 2 9998 (Ν3·999，O。·ooi) * O. OOlSe4N4:0. 008Eu ； CaO. 3425^2. 649 ⑴1. 999，^0. OOl) · ^ . OAl0. 9997 (Nq. 999 ^0. OOl) ·1. OSl2. 9993 (N3. 999 O。·οοι) * O. OOlSe4N4:0. 008Eu ； Ca0. 1515^^2. 84 (Nli 999j 0Q. 00l) · ^ . OAl0. 9997 ( N0. 999 0Q. 00l) ·1. OSl2. 9993 ( N3_ 999 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元红，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：