CN103305215A - 荧光体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供使用廉价的氧化物等作为含有锶等碱土类金属的原料、并发射峰值波长为630nm以上的红色光的铕激活氧氮化物荧光体及其制造方法。该氧氮化物荧光体的特征在于,具有下述通式(1)所示的组成,且通过2价铕被激活,式中,M表示碱土类金属;并且x、a、b、c、d和e满足:0<x<0.2、1.3≤a≤1.8、3.5≤b≤4、0.1≤c≤0.3、6.7≤d≤7.2和0.01≤e≤0.1。(M1-xEux)AlaSibOcNdCe (1)。
Description
相关申请的交叉参考
本申请基于2012年3月8日提出的日本专利申请2012-051731号主张优先权,通过参照将其全部内容纳入本发明。
技术领域
本发明的实施方式涉及适合作为白色LED发光装置用的红色发光荧光体及其制造方法。
背景技术
近年来,通过将LED等半导体发光元件和荧光体组合而以单一设备发出白色光的白色LED发光装置作为照明光源等被经常使用。作为这种白色LED发光装置中使用的荧光体,期待在被近紫外~蓝色区域的光激发时发光效率高的荧光体,作为这种荧光体,提出了各种氧氮化物荧光体。
作为这种荧光体的例子,公开了各种铕激活SiAlON荧光体,例如公开了具有特定范围组成的铕激活SiAlON荧光体、规定了X射线衍射线的位置的铕激活SiAlON荧光体灯。另外,还公开了各种这种荧光体的制造方法及制造中使用的原材料。
作为SiAlON荧光体的原料,通常使用作为构成荧光体的金属的锶、铕、硅等的氮化物、氧化物、氢氧化物或碳酸盐等。但是,这些原材料的种类有时会对所得荧光体的性质产生影响。例如,已知使用碳酸盐作为锶原料的方法,但此时在所形成的SiAlON荧光体中会含有发蓝色光的异相。另一方面,通过在锶原料中使用Sr3N2等氮化物,虽然可以抑制异相的生成,但锶的氮化物原料在化学上是不稳定的、且昂贵,因此难以在工业上利用。
本发明人等另外开发了下述方法:通过在原料中使用氧化锶或氢氧化锶来代替不稳定且昂贵的Sr3N2、并经过由多个工序形成的中间产物的制造方法,可以制造异相少的铕激活SiAlON绿色发光荧光体。但是,对应用该方法获得的SiAlON红色发光荧光体要求发光波长的进一步长波长化,还有改善的余地。
发明内容
本发明涉及以下内容:
1、一种氧氮化物荧光体,其特征在于,具有下述通式(1)所示的组成,且通过2价铕被激活,
(M1-xEux)AlaSibOcNdCe (1)
式中,M表示碱土类金属;
并且x、a、b、c、d和e满足:
0<x<0.2
1.3≤a≤1.8
3.5≤b≤4
0.1≤c≤0.3
6.7≤d≤7.2
0.01≤e≤0.1。
2.根据上述1所述的氧氮化物荧光体,其中,M包含锶。
3.根据上述1所述的氧氮化物荧光体,其中,在被波长为330nm~470nm的光激发时,由荧光体发射的光的峰值波长为630nm以上。
4.根据上述1所述的氧氮化物荧光体,其含有下述成分:
在所述荧光体的使用CuKα特性X射线测定的XRD谱图中,在衍射角度2θ为15.0~15.25°、23.1~23.20°、24.85~25.05°、26.95~27.15°、29.3~29.6°、30.9~31.3°、31.6~31.8°、33.0~33.20°、35.25~35.45°、36.1~36.25°以及56.4~56.65°的这11个位置中,至少有7个位置同时显示衍射峰。
5.一种氧氮化物荧光体的制造方法,其特征在于,包含下述工序:
第一工序,其中将碱土类金属的氧化物或氢氧化物、氧化铕、以及硅粉末或氮化硅混合,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成,从而形成第一中间产物;
第二工序,其中在所述第一中间产物中混合碳粉末,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成,从而形成第二中间产物;以及
第三工序,其中在所述第二中间产物中至少混合硅粉末或氮化硅、以及氮化铝,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成。
6.根据上述5所述的方法,其中,所述碱土类金属包含锶。
7.根据上述5所述的方法,其中,所述第一中间产物中的氧相对于碱土类金属和铕之和的摩尔比小于1.0。
8.根据上述5所述的方法,其中,所述第一工序的烧成温度在1300~1600℃的范围内。
9.根据上述5所述的方法,其中,第二工序中的碳粉的混合量相对于所述碱土类金属和所述铕之和以摩尔比计为1.0~2.0倍。
10.根据上述5所述的方法,其中,所述第二工序的烧成温度在1300~1600℃的范围内。
11.根据上述5所述的方法,其中,所述硅粉的平均粒子径为5μm以上且小于150μm。
12.根据上述5所述的方法,其中,所述第三工序的烧成温度为1500℃以上。
13.根据上述5所述的方法,其中,将通过所述第三工序获得的氧氮化物荧光体进一步在加压氮气气氛中进行烧成。
14.一种发光装置,其特征在于,具备上述1所述的氧氮化物荧光体和能够将其激发的发光元件
附图说明
图1为本发明的一个实施方式的发光装置的截面图。
图2为表示通过第一工序获得的第一中间产物的发光光谱的图。
图3为表示通过第二工序获得的第二中间产物的发光光谱的图。
图4为表示比较例1的荧光体的发光光谱的图。
图5为表示实施例1的荧光体的发光光谱的图。
图6为表示实施例1的荧光体的XRD谱图的图。
图7为表示比较例3的荧光体的XRD谱图的图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式。
本发明的实施方式在于提供使用廉价的氧化物或氢氧化物作为含有锶等碱土类金属的原料、并且发射峰值波长为630nm以上的红色光的铕激活氧氮化物荧光体。
本发明的实施方式的氧氮化物荧光体的特征在于,具有下述通式(1)所示的组成,且通过2价铕被激活,
(M1-xEux)AlaSibOcNdCe (1)
(式中,M表示碱土类金属;
并且x、a、b、c、d和e满足:
0<x<0.2
1.3≤a≤1.8
3.5≤b≤4
0.1≤c≤0.3
6.7≤d≤7.2
0.01≤e≤0.1)。
本发明的实施方式的氧氮化物荧光体的制造方法的特征在于,包含下述工序:
第一工序,其中将碱土类金属的氧化物或氢氧化物、氧化铕、以及硅粉末或氮化硅混合,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成,从而形成第一中间产物;
第二工序,其中在上述第一中间产物中混合碳粉末,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成,从而形成第二中间产物;以及
第三工序,其中在通过第二工序获得的产物中至少混合硅粉末或氮化硅、以及氮化铝,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成。
另外,本发明的实施方式的发光装置的特征在于,具备上述的氧氮化物荧光体和能够将其激发的发光元件。
以下详细地说明本发明的具体例子。
本发明的实施方式的荧光体是用通式(1)表示的荧光体。
(M1-xEux)AlaSibOcNdCe (1)
这里,M表示碱土类金属,选自Be、Mg、Ca、Sr、Ba或Ra。这些碱土类金属还可组合2种以上使用。另外,M优选含有Sr,优选M的总摩尔数中的80摩尔%以上为Sr。作为Sr以外的碱土类金属,优选使用Ca、Ba,它们的含量优选为M的总摩尔数中的20摩尔%以下。
另外,x、a、b、c、d和e是表示各元素相对于碱土类金属与铕之和的摩尔比的值,分别满足:
0<x<0.2、优选0.01≤x≤0.1、
1.3≤a≤1.8、优选1.45≤a≤1.65、
3.5≤b≤4、优选3.6≤b≤3.9、
0.1≤c≤0.3、
6.7≤d≤7.2、优选6.8≤d≤7.1、
0.01≤e≤0.1、优选0.01≤e≤0.05。
本发明的实施方式的荧光体被分类为以往已知的SiAlON荧光体,其特征在于含有特定量的碳和氧。即,以往的SiAlON荧光体中,对于特别是以碳为必需的荧光体基本没有报告,而且降低氧含量也是很难的。本发明的实施方式的荧光体兼具这些特征。即,本发明的实施方式的荧光体中,将对应于碳含有率的e特定为非0的范围、将作为氧含有率的c特定为低于以往SiAlON荧光体的范围。实施方式的荧光体通过具有这种组成,可以实现异相的发光少、具有630nm以上峰值波长的发光。
另外,在实施方式的荧光体中,当表示铝、硅、氮的含有率的a、b和d脱离所特定的范围时,变成与所期望的红色荧光体不同的物质,并且异相的生成增多,结果发光特性易于变得不充分。另外,表示铕的激活浓度的x为了获得由铕产生的发光而必须要大于0,但当过大时,会因浓缩猝灭而使发光效率降低,因而必须小于0.2。为了获得高的发光效率,x的范围更优选为0.01以上且0.1以下。
本发明的实施方式的各个制造方法所要制造的氧氮化物荧光体具有与Sr2Al3Si7ON13相同的结晶结构。以下,有时将这种氧氮化物荧光体称作Sr2Al3Si7ON13属荧光体。这种荧光体还可以称作是以Sr2Al3Si7ON13为基础、用其它元素置换作为其构成元素的Sr、Si、Al、O或N、或者固溶Eu等其它金属元素而得到的荧光体。
Sr2Al3Si7ON13属荧光体是斜方晶。另外,可以利用X射线衍射或中子衍射来进行鉴定。即,除了显示与Sr2Al3Si7ON13的XRD谱图相同的谱图的物质之外,通过将构成元素置换成其它元素而使晶格常数在一定范围内发生变化的物质也包含在Sr2Al3Si7ON13属荧光体中。这里,用其它元素置换构成元素者是Sr2Al3Si7ON13结晶中的Sr被发光中心元素Eu置换而成的结晶。另外,在Al与Si相互置换的同时、O与N也发生了置换的例如Sr2Al2Si8N14、Sr2Al4Si6O2N12、Sr2Al15Si5O3N11、Sr2Al6Si4O4N10等也为Sr2Al3Si7ON13属结晶。
本发明的实施方式的荧光体优选含有一种下述成分:在使用CuKα特性X射线(波长为)测定的XRD谱图中,在衍射角度(2θ)为15.0~15.25°、23.1~23.20°、24.85~25.05°、26.95~27.15°、29.3~29.6°、30.9~31.1°、31.6~31.8°、33.0~33.20°、35.25~35.45°、36.1~36.25°和56.4~56.65°的这11个位置中,至少有7个位置以上、进而9个位置以上同时显示衍射峰。
另外,本发明的实施方式的荧光体在组成中含有碳。这里,碳的至少一部分与构成Sr2Al3Si7ON13属荧光体的阴离子原子发生置换。即,碳的一部分并不是作为杂质含有在荧光体中。
本发明的实施方式的荧光体在通过光激发时,显示红色的发光。具体地说,当照射波长为330~470nm的光时,会放射峰值波长为630nm以上的光。在通过使用碱土类金属的氧化物或氢氧化物作为原料的以往方法制造的荧光体中,难以获得放射这种长波长的红色光的荧光体。
实施方式的荧光体的制造方法并无特别限定。但是,本发明人等发现了可以高效地制造实施方式的荧光体的方法。具体地说,本发明的实施方式的荧光体可以利用下述方法进行制造。
首先,通过将碱土类金属的氧化物或氢氧化物、氧化锶或氢氧化锶、氧化铕以及硅粉末或氮化硅混合、并在含有氢和氮的气氛中进行烧成的第一工序,合成第一中间产物。作为碱土类金属,可举出在上述式(1)中说明过的金属。碱土类金属还可组合2种以上使用。另外,碱土类金属优选含有Sr。即,作为原料,优选使用氧化锶或氢氧化锶。氧化锶或氢氧化锶是虽具有吸湿性、但只要不是长时间放置等则在大气中也可进行称量、调合等处理的物质。而且还很廉价,作为昂贵且不稳定的Sr3N2的替代,使用这些原料所产生的工业意义巨大。
另外,本发明的实施方式的制造方法中,优选第一工序中烧成时所用的烧成容器使用由非氧化物的材质构成的容器。优选的烧成容器的例子为氮化硼(BN)或碳化硅(SiC)制的烧成容器。通过使用这种烧成容器,可以充分减少通过第一工序获得的第一中间产物中的氧含量。而在第一工序中烧成容器使用氧化铝等氧化物材质的容器时,中间产物中的氧含量会增多,从而在所得氧氮化物荧光体中产生很多异相,因此需要注意。由于这种异相会成为荧光体发光的阻碍要因,因此含有很多异相的荧光体的发光效率会降低。
在本发明的实施方式的制造方法中,作为第一工序的原料,还使用成为发光中心元素的铕化合物和构成一部分荧光体结晶的硅化合物。作为铕化合物,使用Eu2O3。还可以使用除其以外的铕化合物、例如EuN,但从成本的观点出发优选Eu2O3。但在想要极力降低中间产物的氧含有率时,还可以以较高的比例并用EuN。作为硅化合物,使用Si3N4或Si粉。由于这些硅化合物的氧含有率低,因而对较低地保持中间产物的氧含有率是有利的。这些原料在化学上是稳定的,即便在大气中进行处理也没有问题。
通过第一工序获得的第一中间产物含有用化学式(M,Eu)2Si5N8表示的成分。该成分显示发光峰值波长为600nm以上的橙色或红色的发光。另外,除此以外也可含有(M,Eu)2SiO4、(M,Eu)Si2O2N2等含氧的相。但为了获得异相少的所期望的荧光体,第一中间产物中的氧相对于M和Eu之和的摩尔比有必要较低,优选小于1.0。当第一中间产物的氧含量过高时,在之后的工序中会难以抑制含大量氧的异相的生成。
第一工序的烧成温度优选在1300~1600℃的范围内。在烧成温度低于该范围时,(M,Eu)2Si5N8相的产生有可能变得不充分,而温度高于该范围时,有易于发生组成偏差等的倾向。
另外,第一工序中的烧成在含有氢和氮的气氛下进行。即,通过在还原性的气氛下进行烧成来降低中间产物所含的氧。气氛中所含的氢与氮的比例并无特别限定,通常为2:98~75:25。另外,还可混合其它的不活泼性气体,但气氛中的氧有必要尽可能地低。另外,烧成时的压力并无特别限定,通常在常压下进行。
接着,在第二工序中合成第二中间产物。具体地说,在第一工序中获得的第一中间产物中混合碳粉末,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成。在该工序中,可以认为碳与第一中间产物中所含的含氧化合物、例如(Sr,Eu)2SiO4或(Sr,Eu)Si2O2N2等的氧发生结合,从而将所期望的量以上的氧除去,与此同时微量的碳进入到结晶中,从而生成第二中间产物。第二工序中的碳粉的混合量优选以摩尔比计相对于碱土类金属和铕之和为1.0~2.0倍。碳混合量少于该范围时,氧的除去不充分,所得红色荧光体的波长不会达到630nm以上。另外,混合量多于该范围时,未反应的碳会残留,从而发光特性会降低。
所使用的碳粉末并无特别限定,可以根据目的任意地选择石墨、炭黑、活性炭、无定形碳等。从获得容易性及成本的观点出发,优选使用石墨和活性炭等。
第二工序的烧成温度优选在1300~1600℃的范围内。另外,第二工序中的烧成也与第一工序同样,在含有氢和氮的气氛下进行。第二工序的烧成气氛可以从第一工序中说明过的范围内选择。另外,第一工序和第二工序中没有必要在相同条件下进行烧成。
另外,根据本发明人等的探讨,未经第二工序制作的红色荧光体的发光峰值波长短、发光波长的峰小于630nm。其原因虽未明确地弄清楚,但认为可能是由于在荧光体中会残留锶原料所带来的氧,因而荧光体中的含氧量、即(1)式中的c值增大。
接着,在第三工序中,在第二中间产物中混合为了使最终的氧氮化物荧光体的组成达到所需组成而补充的原料,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成。
作为补充的原料,使用氮化硅、硅粉或它们的组合及氮化铝。这里,原料中使用非氧化物的原因与第一工序同样,是为了控制所得氧氮化物荧光体所含的氧含有率。
这里,所使用的硅粉的平均粒径从反应性的观点出发优选小,具体地优选小于150μm、更优选小于50μm。另一方面,当在硅粉中含有氧或杂质时,易于产生异相,有时成为发光特性降低的原因。因此,优选硅粉的平均粒径大。具体地优选为5μm以上。这里,硅粉的平均粒径表示为50%中位径,例如是利用堀场制作所公司的激光衍射散射式粒度分布测定装置测定的值。
当原料中的氧含量过少时,通过进一步并用氧化铝(Al2O3)作为原料,也可以调整所得氧氮化物荧光体的氧含量。追加原料的调合比按照原料中的M和Eu的摩尔数之和、Al的摩尔数(即氮化铝和氧化铝中的铝的摩尔数之和)、Si的摩尔数(即(M,Eu)2Si5N8中的Si的摩尔数和追加的硅粉及氮化硅中的氮的摩尔数之和)的比与所期望的荧光体组成中的各原子的比相一致的方式来进行调节。具体地说,按照第二工序的原料中所含的M+Eu、Al以及Si的摩尔比达到通式(M1-xEux)AlaSibOcNdCe中的l:a:b的方式来配合各原料即可。但在第三工序的烧成中,有时Si会挥发,此时优选使硅粉或氮化硅的配合比大于理论值。
烧成温度从制造成本的观点出发优选低。烧成温度为1500℃以上时,绝大多数的情况下都可获得具有充分特性的荧光体。因此,优选烧成温度为1500℃以上。
另外,第三工序中的烧成也与第一和第二工序同样,在含有氢和氮的气氛下进行。第三工序的烧成气氛也可以从第一工序中说明过的范围内选择。另外,第三工序没有必要在与第一或第二工序的相同条件下进行烧成。
烧成工序中使用的烧成容器并无特别限定,但由于烧成温度相对较高,因此优选使用BN坩埚。
发光装置
本发明的实施方式的发光装置具备上述荧光体和能够将其激发的发光元件。
本发明的实施方式的发光装置中,上述荧光体放射红色光。但是,当发光装置所要求的发光的颜色为不同的颜色时,可以与其它荧光体组合来制成发出所期望光的发光装置。
例如,当要求放射白色光的发光装置时,可举出下述发光装置等:
(1)一种发光装置,其具备:
作为激发源的发光元件;以及
被由该发光元件照射的光激发而发出荧光的、所述红色发光荧光体(R)与黄色发光荧光体(Y)或绿色发光荧光体(G)的组合。
(2)一种发光装置,其具备被由作为激发源的发光元件照射的光激发而发出荧光的、
所述红色发光荧光体(R);
黄色发光荧光体(Y)或绿色发光荧光体(G);以及
蓝色发光荧光体(B)的组合。
发光装置中使用的发光元件、例如LED元件可以根据所用荧光体的组合适当选择。即,由发光元件放射的光有必要能够将所使用的荧光体激发。进而,当发光装置优选放射白色光时,优选放射对由荧光体放射的光进行补充的波长的光的发光元件。
由此观点出发,在作为荧光体使用了红色发光荧光体及黄色发光荧光体或绿色发光荧光体的荧光装置中,发光元件(S1)选择放射330nm~470nm波长的光的元件,在作为荧光体使用了红色发光荧光体、黄色发光荧光体或绿色发光荧光体、以及蓝色发光荧光体的荧光装置中,发光元件(S2)选择放射250~430nm波长的光的元件。
本发明的实施方式的发光装置可以制成以往已知的任意的发光装置的形态。图1表示本发明的一个实施方式的发光装置的截面。
在图1所示的发光装置中,树脂体系100具有:将引线框进行成形而成的导线101和导线102、以及在其上一体成形而成的树脂部103。树脂部103具有上部开口部宽于底面部的凹部105,在该凹部的侧面上设有反射面104。
在凹部105的大致圆形底面中央部上,利用Ag糊等装配有发光元件106。作为发光元件106,例如可以使用发光二极管、激光二极管等。该发光元件根据所用荧光体的组合、从放射适当波长的光的元件中选择。例如可以使用GaN系等的半导体发光元件等。发光元件106的电极(未图示)通过由Au等构成的焊丝107和108分别连接在导线101和导线102上。另外,导线101和102的配置可以适当改变。
荧光层109可以通过在例如由有机硅树脂构成的树脂层111中以5重量%~50重量%的比例分散或沉降本发明实施方式的荧光体的混合物110来形成。实施方式的荧光体中作为母体使用共价性高的氧氮化物。因此,本发明实施方式的荧光体通常为疏水性,且与树脂的相容性极为良好。因而,显著地抑制了树脂与荧光体的界面处的散射,光取出效率提高。
作为发光元件106,还可使用在同一面上具有n型电极和p型电极的倒装片型的发光元件。此时,可以消除由于金属丝的断线或剥离、金属丝所产生的光吸收等金属丝所导致的问题,可获得可靠性高的高亮度的半导体发光装置。另外,发光元件106还可使用n型基板制成如下的构成。具体地说,在n型基板的背面形成n型电极,在基板上的半导体层上表面形成p型电极,将n型电极或p型电极装配在导线上。p型电极或n型电极可以通过金属丝与另一个导线相连接。发光元件106的尺寸、凹部105的尺寸和形状可适当改变。
本发明的实施方式的发光装置并非限定于图1所示的封装杯型,可以适当改变。具体地说,在为炮弹型发光装置或表面安装型发光装置的情况下,适用实施方式的荧光体也可获得相同的效果。
比较例1
将作为原料的Sr(OH)2、Eu2O3及Si3N4按照使Sr:Eu:Si的摩尔比达到0.95:0.05:2.4的方式分别称量13.9g、1.06g及13.5g,通过干式进行混合。将其填充在氮化硼(BN)制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1400℃、4小时的烧成,获得利用第一工序产生的第一中间产物X1。使用Cu-Kα射线对该中间产物进行X射线衍射测定时,确认到了Sr2Si5N8和SrSi2O2N2的衍射图案。对其照射波长为365nm的紫外线时,显示出图2所示的发光光谱。
接着,将第一中间产物X1、Si3N4和AlN按照使Sr:Eu:Al:Si达到0.95:0.05:1.5:3.6的方式分别称量6.4g、1.68g和1.84g,,通过干式进行混合。将所得混合物填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成。由此,获得未经由第二工序的比较例1的荧光体。该荧光体显示了与JP-A 2011-80068(KOKAI)的红色荧光体相类似的X射线衍射图案,但在用波长为365nm的紫外线进行激发时,显示出图4的发光光谱,峰值波长为588nm,较短。另外,实施该荧光体的组成分析,结果氧含量多,Sr:Eu:Al:Si:O:N:C的摩尔比为0.95:0.05:1.62:3.8:1.26:6.78:0.003。
实施例1
称量11.5g的第一中间产物X1和相当于该中间产物X1所含Sr和Eu之和的1.5倍摩尔数的碳粉0.90g,通过干式进行混合,填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成,获得利用第二工序产生的第二中间产物Y1。进行该第二中间产物Y1的X射线衍射测定,结果确认到了几乎仅为Sr2Si5N8相的图案。对其照射波长为365nm的紫外线时,显示出图3所示的发光光谱。
接着,将第二中间产物Y1、Si3N4和AlN按照使Sr:Eu:Al:Si达到0.95:0.05:1.5:3.6的方式分别称量6.4g、1.68g和1.84g,通过干式进行混合。将所得混合物填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成,获得实施例1的荧光体。该荧光体显示出与JP-A2011-80068(KOKAI)的红色荧光体相类似的X射线衍射图案,在波长为365nm的紫外线激发下,显示出图5的发光光谱,峰值波长为637nm,是充分的值。另外,将紫外线激发下的发光强度进行比较时,显示了为比较例1的荧光体的1.3倍的高值。实施该荧光体的组成分析,结果Sr:Eu:Al:Si:O:N:C的摩尔比为0.95:0.05:1.55:3.8:0.26:6.95:0.025。
另外,对该荧光体使用CuKα特性X射线测定XRD谱图。测定装置使用M18XHF22-SRA型X射线结构解析装置(商品名,株式会社MAC Science制)。测定条件是:管电压为40kV、管电流为100mA、扫描速度为2°/分钟。所得结果如图6所示。在该XRD谱图中,在衍射角度(2θ)为15.0~15.25°、23.1~23.20°、24.85~25.05°、26.95~27.15°、29.3~29.6°、30.9~31.1°、31.6~31.8°、33.0~33.20°、35.25~35.45°、36.1~36.25°以及56.4~56.65°的这11个位置全部可见衍射峰。
实施例2
然后,将实施例1的荧光体填充在BN制容器中,在7.5个气压的加压氮气气氛中进行1800℃、4小时的追加烧成,获得实施例2的荧光体。该荧光体在波长为365nm的紫外线激发下,显示出峰值波长为632nm的发光光谱。另外,将紫外线激发下的发光强度进行比较时,显示了为比较例1的荧光体的1.3倍的高值。实施该荧光体的组成分析,结果Sr:Eu:Al:Si:O:N:C的摩尔比为0.95:0.05:1.5:3.85:0.22:7.02:0.013。
比较例2
将第二中间产物Y1、Si3N4、AlN和Al2O3按照使Sr:Eu:Al:Si达到0.95:0.05:1.5:3.6的方式分别称量6.4g、1.68g、1.64g和0.25g,通过干式进行混合。将所得混合物填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成,获得比较例2的荧光体。该荧光体显示出与JP-A2011-80068(KOKAI)的红色荧光体相类似的X射线衍射图案,但在用波长为365nm的紫外线进行激发时,发光光谱的峰值波长为612nm,较短。另外,将紫外线激发下的发光强度进行比较时,为比较例1的荧光体的1.2倍。另外,实施该荧光体的组成分析,结果Sr:Eu:Al:Si:O:N:C的摩尔比为0.95:0.05:1.55:3.8:0.53:6.6:0.02。
比较例3
称量11.5g的第一中间产物X1和相当于该中间产物X1所含Sr和Eu之和的0.5倍摩尔数的碳粉0.30g,通过干式进行混合,填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成,获得利用第二工序产生的第二中间产物Y2。进行该中间产物的X射线衍射测定,结果除了Sr2Si5N8相的衍射图案之外,还确认到了SrSi2O2N2相的衍射图案。将该第二中间产物Y2、Si3N4和AlN按照使Sr:Eu:Al:Si达到0.95:0.05:1.5:3.6的方式分别称量6.7g、1.68g和1.84g,通过干式进行混合。将所得混合物填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成,获得比较例3的荧光体。该荧光体显示出与JP-A2011-80068(KOKAI)的红色荧光体相类似的X射线衍射图案,但在用波长为365nm的紫外线进行激发时,发光光谱的峰值波长为612nm,较短。另外,将紫外线激发下的发光强度进行比较时,为比较例1的荧光体的0.7倍。另外,实施该荧光体的组成分析,结果Sr:Eu:Al:Si:O:N:C的摩尔比为0.95:0.05:1.44:3.5:1.03:6.01:0.044。
另外,利用与实施例1相同的方法对该荧光体测定XRD谱图。所得结果如图7所示。在该XRD谱图中,在衍射角度(2θ)为15.0~15.25°、23.1~23.20°、24.85~25.05°、26.95~27.15°、29.3~29.6°、30.9~31.1°、31.6~31.8°、33.0~33.20°、35.25~35.45°、36.1~36.25°以及56.4~56.65°的这11个位置中,在6个位置可见衍射峰,但剩余的位置未见衍射峰或者峰位置为范围外。
实施例3
将作为原料的Sr(OH)2、Eu2O3和Si粉末按照使Sr:Eu:Si的摩尔比达到0.9:0.1:2.4的方式分别称量13.9g、2.11g和8.09g,通过干式进行混合。将所得混合物填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1400℃、4小时的烧成,获得利用第一工序产生的第一中间产物X2。接着,称量该第一中间产物11.0g和相当于该中间产物X2所含Sr和Eu之和的1.0倍摩尔数的碳粉0.60g,通过干式进行混合,填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成,获得利用第二工序产生的第二中间产物Y3。然后,将第二中间产物Y3、Si3N4和AlN按照使Sr:Eu:Al:Si达到0.9:0.1:1.5:3.6的方式分别称量6.5g、1.68g和1.84g,通过干式进行混合。将其填充在BN制容器中,在氢流量为5L/min.、氮流量为5L/min.、常压的还原气氛中进行1600℃、4小时的烧成,获得实施例3的荧光体。该荧光体显示出与JP-A2011-80068(KOKAI)的红色荧光体相类似的X射线衍射图案,在波长为365nm的紫外线激发下,显示出峰值波长为651nm的发光光谱。另外,将紫外线激发下的发光强度进行比较时,显示了为比较例1的荧光体的1.05倍的值。实施该荧光体的组成分析,结果Sr:Eu:Al:Si:O:N:C的摩尔比为0.9:0.1:1.55:3.7:0.26:6.85:0.09。
以上虽然已经描述了一些实施方式,但这些实施方式仅用于示例,并非用来限定本发明的范围。实际上,这里所描述的新型方法和体系可以以其它多种方式来体现,而且,只要不脱离本发明主旨的范围,则可以进行各种省略、替换和改变。所附的权利要求及它们的等同体是为了覆盖这些方式或改进,以便落在本发明主旨的范围内。
Claims (14)
1.一种氧氮化物荧光体,其特征在于,具有下述通式(1)所示的组成,且通过2价铕被激活,
(M1-xEux)AlaSibOcNdCe (1)
式中,M表示碱土类金属;
并且,x、a、b、c、d和e满足:
0<x<0.2
1.3≤a≤1.8
3.5≤b≤4
0.1≤c≤0.3
6.7≤d≤7.2
0.01≤e≤0.1。
2.根据权利要求1所述的氧氮化物荧光体,其中,M包含锶。
3.根据权利要求1所述的氧氮化物荧光体,其中,在被波长为330nm~470nm的光激发时,由荧光体发射的光的峰值波长为630nm以上。
4.根据权利要求1所述的氧氮化物荧光体,其含有下述成分:
在所述荧光体的使用CuKα特性X射线测定的XRD谱图中,在衍射角度2θ为15.0~15.25°、23.1~23.20°、24.85~25.05°、26.95~27.15°、29.3~29.6°、30.9~31.3°、31.6~31.8°、33.0~33.20°、35.25~35.45°、36.1~36.25°以及56.4~56.65°的这11个位置中,至少有7个位置同时显示衍射峰。
5.一种氧氮化物荧光体的制造方法,其特征在于,包含下述工序:
第一工序,其中将碱土类金属的氧化物或氢氧化物、氧化铕、以及硅粉末或氮化硅混合,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成,从而形成第一中间产物;
第二工序,其中在所述第一中间产物中混合碳粉末,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成,从而形成第二中间产物;以及
第三工序,其中在所述第二中间产物中至少混合硅粉末或氮化硅、以及氮化铝,并在含有氢和氮的气氛中进行烧成。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述碱土类金属包含锶。
7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一中间产物中的氧相对于碱土类金属和铕之和的摩尔比小于1.0。
8.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一工序的烧成温度在1300~1600℃的范围内。
9.根据权利要求5所述的方法,其中,第二工序中的碳粉的混合量相对于所述碱土类金属和所述铕之和以摩尔比计为1.0~2.0倍。
10.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第二工序的烧成温度在1300~1600℃的范围内。
11.根据权利要求5所述的方法,其中,所述硅粉的平均粒子径为5μm以上且小于150μm。
12.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第三工序的烧成温度为1500℃以上。
13.根据权利要求5所述的方法,其中,将通过所述第三工序获得的氧氮化物荧光体进一步在加压氮气气氛中进行烧成。
14.一种发光装置,其特征在于,具备权利要求1所述的氧氮化物荧光体和能够将其激发的发光元件。
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