DE102013205329A1 - Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) umfassend: Bereitstellen eines anorganischen Matrixmaterials (2), welches eine Silizium-Nitrid-Verbindung aufweist; Bereitstellen eines Dotierungselements (12) zum Bilden von Lumineszenzzentren in dem Matrixmaterial (2); Bereitstellen eines Sinterhilfsmittels (3) zum Verdichten des Matrixmaterials (2); Bilden eines Grünkörpers (7, 15), indem das Matrixmaterial (2), das Dotierungselement (12) und das Sinterhilfsmittel (3) zumindest teilweise miteinander gemischt werden; und Sintern des Grünkörpers (7, 15). Die Erfindung betrifft zudem eine Leuchtstoffkeramik (11) hergestellt nach dem Verfahren sowie eine lichtemittierende Vorrichtung (17, 30) umfassend die Leuchtstoffkeramik (11).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik. Die Erfindung betrifft zudem eine Leuchtstoffkeramik sowie eine lichtemittierende Vorrichtung mit der Leuchtstoffkeramik.
  • Leuchtstoffe werden in Konversionselementen beispielsweise für Leuchtdioden (LED) oder Szintillatoren eingesetzt, um elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereiches in elektromagnetische Strahlung eines anderen langwelligeren Wellenlängenbereiches zu konvertieren. Der Konversionseffekt beruht dabei auf Photolumineszenz, etwa Fluoreszenz oder Phosphoreszenz.
  • Zum Herstellen solcher Konversionselemente wird ein Leuchtstoff in ein Matrixmaterial, wie ein transparentes Harz, eingebettet. In LEDs ist das Konversionselement über einem licht-emittierenden Halbleiter-Chip platziert, um einen Teil des blauen Primärlichts in langwelligeres Licht zu konvertieren und Licht verschiedener Farben zu erzeugen. Additive Farbmischung des Primärlichts und des konvertierten Lichts erzeugt das Emissionsspektrum der LED, beispielsweise weißes Licht. In Szintillatoren wird das Konversionselement mit einem photosensitiven Element ausgestattet, um zum Beispiel in der Nuklearmedizin oder der Röntgendiagnostik hochenergetische Strahlung zu detektieren. Dem Leuchtstoff kommt hierbei die Aufgabe zu, die hochenergetische Strahlung in sichtbares Licht zu konvertieren, das dann von dem photosensitiven Element detektiert wird.
  • Neben dem Einbetten des Leuchtstoffes in ein Harz kommen in Konversionselementen auch anorganische Leuchtstoffe in Leuchtstoffkeramiken zum Einsatz. Bei anorganischen Leuchtstoffen handelt es sich um lumineszierende Materialien, welche aus einem anorganischen Wirtsgitter bestehen, in das Lumineszenzzentren (Aktivatorionen) eingelagert sind. Als Wirtsgitter werden häufig Oxide, Nitride oder Silizium-Aluminium-Oxynitride (SiAlONe) eingesetzt, deren Lumineszenzeigenschaften durch Dotierung mit Seltenerdionen (z.B. Cer, Europium) aktiviert werden. Gegenüber harz-basierten Konversionselementen haben Konversionselemente auf Basis von Leuchtstoffkeramiken den Vorteil, dass diese eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweisen und daher eine verbesserte Konversionseffizienz ermöglichen.
  • Zum Herstellen solcher Keramiken sind unterschiedliche Verfahren bekannt. Beispielsweise werden druckbasierte Sinterverfahren, wie Gas-Druck-Sintern (GPS, Gas Pressure Sintering), Heiß-Druck-Sintern (HPS, Hot Pressure Sintering) oder Plasma-Sintern (SPS, Spark Plasma Sintering), eingesetzt. Ziel dieser Techniken ist es, Keramiken mit hohen Dichten bereitzustellen. Die Herstellung mit druckbasierten Verfahren ist jedoch aufwändig. Insbesondere für die Massenproduktion ist es daher wünschenswert drucklose Sinterverfahren anzuwenden. Hierzu eignen sich insbesondere rein temperaturbasierte Sinterverfahren. Um die gewünschten hohen Dichten zu erreichen, werden die Stoffe zum Herstellen der Keramik hohen Temperaturen zwischen 1600–2200ºC ausgesetzt. Bei Leuchtstoffen, insbesondere nitridischen Systemen, können derart hohe Temperaturen jedoch zur Degradation (Zersetzung) des Leuchtstoffes führen.
  • Daher ist es Aufgabe der Erfindung ein verbessertes, druckloses Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik bereitzustellen, mit dem auch bei niedrigen Temperaturen beispielsweise < 1700ºC hohe Dichten in der Leuchtstoffkeramik erreicht werden.
  • Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst:
    Bereitstellen eines anorganischen Matrixmaterials, welches eine Siliziumnitrid-basierte Verbindung aufweist;
    Bereitstellen eines Dotierungselements zum Bilden von Lumineszenzzentren in dem anorganischen Matrixmaterial;
    Bereitstellen eines Sinterhilfsmittels zum Verdichten des anorganischen Matrixmaterials;
    Bilden eines Grünkörpers, indem das anorganische Matrixmaterial, das Dotierungselement und das Sinterhilfsmittel zumindest teilweise miteinander gemischt werden; und
    Sintern oder Erwärmen des Grünkörpers.
  • Der Einsatz des Sinterhilfsmittels beim Herstellen einer Leuchtstoffkeramik ermöglicht es, mit drucklosen Verfahren auch bei moderaten Temperaturen beispielsweise < 1700ºC, insbesondere zwischen 800 und 1600 ºC, hohe Dichten in der Leuchtstoffkeramik zu erreichen. Dabei bewirkt das Sinterhilfsmittel, dass sich während des Erwärmens, also während des Sinterns, oxynitridische und/ oder silikathaltige Flüssigphasen aus dem nitridischen Matrixmaterial und dem Sinterhilfsmittel bei moderaten Sintertemperaturen bilden. Durch diese Flüssigphasen kann die Füllung von Porenräumen während des Sinterns beschleunigt werden, und die Dichte der hergestellten Leuchtstoffkeramik steigt an.
  • Drucklose Verfahren oder drucklose Sinterverfahren bezeichnen dabei Verfahren, die bei Atmosphärendruck (1 atm) durchgeführt werden und ausschließlich auf der Erhöhung der Temperatur also der Erwärmung beruhen. Weitere Vorkehrungen, um während des Erwärmens Druck auf den Grünkörper, also das anorganische Matrixmaterial mit dem Dotierungselement und dem Sinterhilfsmittel, auszuüben, können somit vermieden werden. Beispielsweise ist weder ein Anlegen eines Vakuums oder Arbeiten unter Gasdruck noch ein Pressen des Grünkörpers während des Sinterns notwendig, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert wird.
  • Mit Hilfe des Sinterhilfsmittels können in drucklosen Verfahrens auch bei niedrigen Temperaturen < 1700ºC und insbesondere < 1600ºC geometrische Dichten > 70% und insbesondere > 80% realisiert werden. Dabei wird die Degradation oder Zersetzung des Dotierungselementes durch die moderaten Temperaturen reduziert. Die geometrische Dichte bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang den prozentualen Anteil der Werkstoffdichte, also der Dichte der hergestellten Leuchtstoffkeramik, im Vergleich zur reinen Feststoffdichte, also der Dichte der Ausgangsmaterialien zum Herstellen der Leuchtstoffkeramik. Die geometrische Dichte ergibt sich damit beispielsweise aus dem Verhältnis zwischen Dichte der hergestellten Leuchtstoffkeramik (berechnet aus Masse und Volumen) zur Pulverdichte des Ausgangsmaterials für die Keramik. Ausgangsmaterialien sind hierbei das anorganische Material, das Dotierungselement und das Sinterhilfsmittel. Die geometrische Dichte ist damit ein Maß für das Feststoffvolumen in der Leuchtstoffkeramik oder ein Maß für den Anteil an Feststoffvolumen in der Leuchtstoffkeramik. Weiterhin wird durch die hohe Dichte die optische Transparenz der Leuchtstoffkeramik verbessert, da Phasengrenzen zwischen Poren und Feststoffmaterial reduziert werden, welche zu Streuung und damit verringerter Lichtdurchlässigkeit führen.
  • Eine Leuchtstoffkeramik bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang ein keramisches Material mit einem Dotierungselement oder Leuchtstoff, welches elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereiches oder Frequenzbereiches in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereiches oder Frequenzbereiches konvertiert. Der erste Wellenlängenbereich oder Frequenzbereich ist dabei durch die Anregungswellenlängen oder Anregungsfrequenzen und der zweite Wellenlängenbereich oder Frequenzbereich durch die Emissionswellenlängen oder Emissionsfrequenzen der Leuchtstoffkeramik und insbesondere dem in das anorganische Matrixmaterial oder Wirtsgitter eingebetteten Dotierungselement gegeben. Weiterhin unterscheiden sich die Anregungswellenlängen oder -frequenzen von den Emissionswellenlängen oder -frequenzen. Dabei ist die Anregungswellenlänge kleiner als die Emissionswellenlänge beziehungsweise die Anregungsfrequenz größer als die Emissionsfrequenz.
  • Die Leuchtstoffkeramik weist dazu ein anorganisches Matrixmaterial auf, in das zumindest ein Dotierungselement als Lumineszenzzentrum eingebettet ist. Das anorganische Matrixmaterial kann dabei als Wirtsgitter für das Dotierungselement fungieren, wobei das Dotierungselement (engl. dopant) die Lumineszenzzentren in dem anorganischen Matrixmaterial bildet und die lumineszierenden Eigenschaften der Leuchtstoffkeramik bereitstellt. Die in der Leuchtstoffkeramik stattfindende Konversion kann auf Photolumineszenz, insbesondere Fluoreszenz oder Phosphoreszenz, beruhen. D.h. elektromagnetische Strahlung mit der Anregungswellenlänge wird von der Leuchtstoffkeramik, insbesondere dem im anorganischen Matrixmaterial eingebetteten Dotierungselement, absorbiert und anschließend spontan oder zeitverzögert mit einer zur Anregungswellenlänge unterschiedlichen, vorzugsweise kleineren, Emissionswellenlänge emittiert.
  • In einer Ausführungsform enthält das anorganische Matrixmaterial zum Herstellen der Leuchtstoffkeramik ein Metall-Silizium-Nitrid oder ein Metall-Silizium-Oxynitrid. Insbesondere enthält das Silizium-Nitrid-basierte Matrixmaterial mindestens eine anorganische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der Strukturformel MAlSiN3, M2Si5N8 MYSi4N7 oder Oxynitriden mit allgemeiner Strukturformel MSi2O2N2, MSi3O3N4, MxSi12-m-nAlm+nOnN16-n (0 < n, m < 12 und n + m ≤ 12), Si6-zAlzOzN8-z (0 < z ≤ 4.2), wobei ein Teil der Si-N Bindungen durch Al-O oder Al-N Bindungen substituiert ist.
  • Weiterhin bezeichnet M ein metallisches Element, das insbesondere mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetall, Erdalkalimetall und Übergangsmetall enthält. Beispielsweise kann das Alkalimetall mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Lithium (Li), Natrium (Na) und Kalium (K) enthalten. Das Erdalkalimetall kann mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) enthalten. Das Übergangsmetall kann mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Titan (Ti), Mangan (Mn) und Yttrium (Y) enthalten.
  • Bevorzugt ist das metallische Element ein Alkalimetall, insbesondere Li, ein Erdalkalimetall, insbesondere Ca, Sr oder Ba, oder ein Übergangsmetall, insbesondere Y. Ganz besonders bevorzugt ist als metallisches Element ein Erdalkalimetall, insbesondere Ca,Sr oder das Übergangsmetall Y. In den Systemen MAlSiN3 und M2Si5N8 werden bevorzugt Erdalkalimetallionen, wie Ca2+, Sr2+ oder Ba2+, eingesetzt. In MxSi12-m-nAlm+nOnN16-n ist M bevorzugt Ca2+, Y3+. Zur Kompensation von Ladungseffekten beim Ersatz von zweiwertigen durch dreiwertige Ionen kann Li+ zum Einsatz kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält das Dotierungselement oder der Leuchtstoff mindestens ein Metall der Seltenen Erden. So kann das Dotierungselement mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Lutetium (Lu) enthalten. Bevorzugte Dotierungselemente sind Ce, Eu, Nd und Gd. Besonders bevorzugt sind Ce und Eu. Das Dotierungselement oder der Leuchtstoff kann dabei ein einzelnes Metallion der Seltenen Erden oder Mischungen zweier oder mehrerer Metallionen der Seltenen Erden enthalten. Die Kombination aus anorganischem Matrixmaterial und Dotierungselement kann auch als Leuchtstoffsystem bezeichnet werden.
  • Das Dotierungselement und das anorganische Matrixmaterial oder Wirtsgitter können weiterhin in Abhängigkeit von der gewünschten Anregungs- und Emissionswellenlänge der Leuchtstoffkeramik gewählt werden. So bestimmen die elektronischen Zustände des in dem anorganischen Matrixmaterial eingebetteten Dotierungselementes, die möglichen Übergänge und damit die Anregungs- und Emissionswellenlängen der Leuchtstoffkeramik. Durch die Wahl des Dotierungselementes und des anorganischen Matrixmaterials kann die Anregungs- und Emissionswellenlänge variiert werden, sodass durch Auswahl eines passenden Dotierungselements oder Leuchtstoffes bzw. Leuchtstoffsystems die Leuchtstoffkeramik an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann das Dotierungselement eingebettet in dem anorganischen Matrixmaterial bereitgestellt werden. D. h. das Dotierungselement ist bereits im Wirtsgitter eingebaut. Dabei können auch mehrere Dotierungselemente in das anorganische Matrixmaterial eingebettet oder integriert sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Dotierungselement eingebettet in dem Sinterhilfsmittel bereitgestellt werden. Beispielsweise kann Ceroxid in dem Sinterhilfsmittel enthalten sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Dotierungselement auch separat oder unabhängig vom anorganischen Matrixmaterial oder dem Wirtsgitter bereitgestellt werden. Das Dotierungselement kann also als separates Ausgangsmaterial zum Herstellen der Leuchtstoffkeramik bereitgestellt werden. Anschließend kann das Dotierungselement zumindest teilweise mit dem anorganischen Matrixmaterial gemischt werden. Beispielsweise kann das Dotierungselement auf das anorganische Matrixmaterial aufgebracht werden. Durch Erwärmen kann dann das Dotierungselement in das anorganische Matrixmaterial eingebracht werden, indem es in das anorganische Matrixmaterial eindiffundiert. Hierzu können auch mehrere Dotierungselemente bereitgestellt werden, die beim Erwärmen in das anorganische Matrixelement eindiffundieren. Da sowohl das Dotieren des anorganische Matrixmaterials als auch das Sintern des Grünkörpers mit Hilfe von Wärme erfolgt, können beide Prozesse gleichzeitig in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält das Sinterhilfsmittel mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxid, Metallfluorid, Metallalkoxid, Metallaluminat und Metallsilikat. Als Sinterhilfsmittel können somit Oxide, Fluoride, Alkoxide, Aluminate oder Silikate mindestens eines metallischen Elements eingesetzt werden. Bevorzugte Sinterhilfsmittel sind Metalloxide, Metallfluoride, Metallalkoxide oder deren Mischungen, die zwei oder mehrere der genannten Sinterhilfsmittel aufweisen. Besonders bevorzugte Sinterhilfsmittel sind Metalloxide und/oder Metallalkoxide. Auch andere Metall-Nitride, insbesondere AlN können als Sinterhilfe in Frage kommen.
  • Als Metalloxide eignen sich zum Beispiel Übergangsmetalloxide, wie Al2O3, Y2O3 oder Yttrium-Aluminium-Granat (Y3Al5O12, kurz YAG), seltenerd(SE) dotierter (z.B. Ce, Nd, Gd) Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:SE), Lanthanoidoxide, insbesondere Ce2O3, Eu2O3, EuO oder Gd2O3, Alkalioxide, insbesondere LiO2, NaO2, KO2 oder RbO2, Erdalkalioxide, insbesondere MgO, CaO, SrO oder BaO, oder Halbmetalloxide, wie SiO2, die auch in einer Mischung aus zwei oder mehreren der genannten Metalloxide vorliegen können. Bevorzugte Metalloxide sind YAG, YAG:SE, Al2O3, SiO2, Y2O3, MgO und deren Mischungen. Besonders bevorzugte Metalloxide sind Al2O3, Y2O3, MgO und deren Mischungen. Insbesondere die letztgenannten Metalloxide führen beim Erwärmen zum schnellen Aufschmelzen des anorganischen Matrixmaterials und sind daher zum Verdichten der Leuchtkeramik bei niedrigen Temperaturen besonders geeignet.
  • Geeignete Metallfluoride sind zum Beispiel LiF, CaF2 und MgF2. Besonders bevorzugt ist LiF als Metalfluorid. Das Metallalkoxid kann mindestens ein Alkoxid von Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Silizium (Si), Yttrium (Y) und Gemischen von zwei oder mehreren dieser enthalten. Besonders geeignet sind Metallalkoxide der Formel M(OR)n, wobei M ein metallisches Element, wie Al oder Y, und n eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 4 bezeichnet. OR bezeichnet einen Alkoxyrest, in dem jeder R-Rest unabhängig ein Alkylrest sein kann. Jeder R-Rest kann weiterhin unabhängig ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 20, bevorzugt 3 bis 6, Kohlenstoffatomen sein.
  • Hierbei können das anorganische Matrixmaterial und das Sinterhilfsmittel so gewählt werden, dass die Ausbildung von Flüssigphasen während des Sintervorganges begünstigt wird. Eine geeignete Kombination stellt zum Beispiel ein Silicium-Nitrid-basiertes Matrixmaterial mit einem Metalloxid, wie Al2O3, Y2O3 oder deren Mischung, und/oder einem Metallalkoxid, wie Al-Alkoxid, Y-Alkoxid oder deren Mischung, als Sinterhilfsmittel dar. Eine weitere geeignete Kombination stellt zum Beispiel ein Silicium-Nitrid-basiertes Matrixmaterial mit einem Metalloxid, wie YAG oder YAG:SE, als Sinterhilfsmittel dar.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das bereitgestellte Sinterhilfsmittel so gewählt, dass deren metallisches Element einer gleichen Elementgruppe oder Klasse angehört wie das metallische Element des anorganischen Matrixmaterials. Mögliche Elementgruppen sind dabei insbesondere Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder Übergangsmetalle. Durch die Übereinstimmung im metallischen Element kann die Einlagerung von Fremdionen in das anorganische Matrixmaterial und damit verbundene Veränderungen im System vermieden werden. Ist beispielsweise das metallische Element des anorganischen Matrixmaterials ein Erdalkali, sind als Sinterhilfsmittel insbesondere Erdalkalifluoride, -oxide, -aluminate oder -silikate geeignet. Weiterhin können das metallische Element des anorganischen Matrixmaterials und das metallische Element des Sinterhilfsmittels das gleiche metallische Element, beispielsweise Ca, Y, Mg oder Al, aufweisen. Vorteilhafte Kombinationen in Bezug auf das anorganische Matrixmaterial und das Sinterhilfsmittel sind zum Beispiel: Al als metallisches Element des anorganischen Matrixmaterials mit Al2O3 und/oder Al-Alkoxid als Sinterhilfsmittel, Y als metallisches Element des anorganischen Matrixmaterials mit Y2O3 und/oder Y-Alkoxid als Sinterhilfsmittel, Ca als metallisches Element des anorganischen Matrixmaterials mit CaO als Sinterhilfsmittel oder Y oder Li als metallisches Element des anorganischen Matrixmaterials mit LiF als Sinterhilfsmittel.
  • Vorzugsweise werden die Ausgangsmaterialien des Verfahrens, also das anorganische Matrixmaterial und das Sinterhilfsmittel und gegebenenfalls das Dotierungselement, als Pulver bereitgestellt. Hierbei kann das Dotierungselement bereits in dem anorganischen Matrixmaterial eingebettet sein und/oder als separates Pulver bereitgestellt werden. Im Folgenden sollen Bezugnahmen auf das anorganische Matrixmaterial neben dem Matrixmaterial ohne Dotierungselement, also dem undotierten anorganischen Matrixmaterial, auch die Möglichkeit einschließen, dass das anorganische Matrixmaterial dotiert ist.
  • Das Pulver des jeweiligen Ausgangsmaterials kann Partikel mit einer Zusammensetzung für das jeweilige Ausgangsmaterial aufweisen. Alternativ kann das Pulver des jeweiligen Ausgangsmaterials ein Partikelgemisch mit Partikeln unterschiedlicher Zusammensetzungen und/oder Größen für das jeweilige Ausgangsmaterial aufweisen. Beispielsweise können erste Partikel mit einer ersten Zusammensetzung und/oder Größe des jeweiligen Ausgangsmaterials und zweite Partikel mit einer zweiten Zusammensetzung des jeweiligen Ausgangsmaterials die Partikelmischung bilden, wobei sich die erste und die zweite Zusammensetzung des jeweiligen Ausgangsmaterials unterscheiden. Die Partikel des Pulvers für das jeweilige Ausgangsmaterial können eine Partikelgrößenverteilung von 0,1 nm bis 50 μm, bevorzugt von 1 nm bis 5 μm und besonders bevorzugt 0,1–3 μm aufweisen. Dabei können die Partikel in regelmäßiger Form etwa in sphärischer Form vorliegen. Auch Stäbchenform oder unregelmäßige Formen sind jedoch denkbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden das Sinterhilfsmittel und das anorganische Matrixmaterial als Pulver bereitgestellt, wobei die mittlere Größe von Partikeln im Pulver des Sinterhilfsmittels kleiner oder gleich der mittleren Größe von Partikeln im Pulver des anorganischen Matrixmaterials ist. Die Größenverteilung der Partikel kann dabei eine monomodale, bimodale oder multimodale Verteilung aufweisen. Bevorzugt weist das Pulver des Sinterhilfsmittels und das Pulver des anorganischen Matrixmaterials eine monomodale Verteilung auf. Die mittlere Größe bestimmt sich dabei aus dem Mittelwert der Größenverteilung. So können Partikel des anorganischen Matrixmaterials eine Größenverteilung im Bereich von 0,1–10 μm, bevorzugt von 0,1–3 μm aufweisen. Partikel des Sinterhilfsmittels können eine Größenverteilung im Bereich von 10 nm–2 μm, bevorzugt von 10–1000 nm aufweisen. Eine monomodale Größenverteilung und/oder ein feinkörniges Pulver des Sinterhilfsmittels wirken sich dabei in einer erhöhten Sinteraktivität aus.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden bis zu 50 Gew.-%, insbesondere bis zu 20 Gew.-%, des Sinterhilfsmittels zumindest teilweise mit dem anorganischen Matrixmaterial gemischt. Hierbei beziehen sich Angaben in Gew.-% auf das anorganische Matrixmaterial. Weiterhin können 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-% des Sinterhilfsmittels zumindest teilweise mit dem anorganischen Matrixmaterial gemischt werden. Dabei wird der Gewichtsanteil des Sinterhilfsmittels möglichst klein gewählt, um den Anteil an Fremdphasen (Flüssigphase) möglichst gering zu halten und so unerwünschte Nebenreaktionen und die Degradation des Dotierungselementes oder Leuchtstoffes zu vermeiden. Gleichzeitig wird jedoch der Gewichtsanteil des Sinterhilfsmittels so groß gewählt, dass sich ausreichend Flüssigphase beim Erwärmen bildet, um hohe Dichten zu erreichen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich eine nitridische Komponente bereitgestellt und mit dem Sinterhilfsmittel gemischt. Durch Mischen der nitridischen Komponente mit dem Sinterhilfsmittel kann einer möglichen Si-N/Al-N-Verarmung in der Stöchiometrie des anorganischen Matrixmaterials entgegengewirkt werden. Als nitridische Komponente eignet sich insbesondere Si3N4, AlN, Ca3N2 oder Mischungen hieraus. Bezogen auf das anorganische Matrixmaterial können bis zu 50 Gew.-%, insbesondere bis zu 20 Gew.-%, der nitridischen Komponente mit dem Sinterhilfsmittel gemischt werden. Hierbei sind Angaben in Gew.-% auf das anorganische Matrixmaterial bezogen. Weiterhin können zum Beispiel 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-% der nitridischen Komponente mit dem Sinterhilfsmittel gemischt werden. Vorzugsweise wird die nitridische Komponente in einer 1:1 Mischung mit dem Sinterhilfsmittel gemischt.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden das anorganische Matrixmaterial, das Sinterhilfsmittel, das gegebenenfalls ein Dotierungselement enthält, und gegebenenfalls das separat bereitgestellte Dotierungselement zu einer homogenen Mischung verarbeitet, um den Grünkörper auszubilden. Das Mischen kann dabei durch Mischen der Pulver der einzelnen Ausgangsmaterialien ohne Zusatzstoffe erfolgen. Beim Mischen kann auch Lösungsmittel zugegeben werden, wobei das Lösungsmittel nach dem Mischen beispielsweise durch Trocknen entfernt wird. Beim Mischen kann auch ein Dispersionsmittel zugegeben werden, welches durch langsames Erhitzen (1–5 K/min) auf niedrige Temperaturen (≤ 600°C) vor dem eigentlichen Sinterschritt wieder entfernt wird. Weiterhin kann beim Mischen ein Metallalkoxid, wie Y- oder Al-Alkoxide, zugesetzt werden. Insbesondere kann das gemischte Pulver mit einem Metallalkoxid beschichtet werden. Durch die Verwendung von Zusatzstoffen, wie Bindemitteln oder Metallalkoxiden, kann eine homogene Verteilung des Pulvers gewährleistet werden.
  • Das gemischte Pulver kann dann in unterschiedliche Formen, beispielsweise eine Tablettenform, gepresst werden, um einen Grünkörper auszubilden. Alternativ kann das mit Zusatzstoffen, wie Bindemitteln, Weichmacher und/ oder Dispergatoren, gemischte Pulver als Paste oder Schlicker weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann der Schlicker oder die Paste zum Ausformen eines flachen Grünkörpers in Form eines Bandes (Tapes) genutzt werden. Auch Verfahren wie Schlickerguss, Siebdruck oder Tauchbeschichtung können zum Ausformen von Grünkörpern mit beliebiger Form genutzt werden. Somit ermöglicht die Verwendung eines Zusatzstoffes, wie einem Bindemittel, neben der homogenen Verteilung auch unterschiedliche Formgebung, die an die gewünschte Anwendung angepasst werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden das anorganische Matrixmaterial, das Sinterhilfsmittel, das gegebenenfalls ein Dotierungselement enthält, und gegebenenfalls das separat bereitgestellte Dotierungselement zu einer inhomogenen Mischung verarbeitet, um den Grünkörper auszubilden. Dabei können das anorganische Matrixmaterial, das Sinterhilfsmittel und gegebenenfalls das Dotierungselement so inhomogen oder lokal gemischt werden, dass eine Dichtestruktur und/oder eine Dotierungsstruktur in der Leuchtstoffkeramik erzeugt wird. So kann das Sinterhilfsmittel lokal oder in einer Schicht auf den Grünkörper aufgebracht werden, um Dichtestrukturen in der Leuchtkeramik zu realisieren, die modifizierte Eigenschaften etwa der chemischen Beständigkeit oder der Streueigenschaften ermöglichen. Hierzu kann ein Grünkörper mit beliebiger Form bereitgestellt werden, der lokal mit dem Sinterhilfsmittel beschichtet werden kann. Insbesondere kann das Sinterhilfsmittel auf Grenzflächen des Grünkörpers aufgebracht werden.
  • So kann ein Grünkörper in Form eines Bandes oder in Tablettenform zumindest einseitig mit dem Sinterhilfsmittel beschichtet werden. Dadurch kann eine stärkere Verdichtung der Leuchtstoffkeramik ausgehend von der zumindest einseitigen Beschichtung erreicht werden. Weiterhin können mehrere solcher Bänder oder Tabletten nach dem Erwärmen in einem Schichtaufbau übereinander angeordnet werden, um eine dreidimensionale Dichtestrukturierung der Leuchtstoffkeramik zu realisieren. Beispielsweise können mehrere solcher Bänder oder Tabletten nach dem Erwärmen miteinander verklebt werden oder vor dem Erwärmen durch pressen aufeinander fixiert werden, sodass sich während der Sinterung ein strukturierter, vollkeramischer Körper ausbildet.
  • Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Dotierungsstruktur in der Leuchtstoffkeramik realisiert werden, indem zumindest ein Dotierungselement als separates Ausgangsmaterial, beispielsweise als Pulver, vorliegt. So kann das Dotierungselement lokal oder in einer Schicht auf den Grünkörper aufgebracht werden, um unerwünschte Randeffekte in der Leuchtstoffkeramik zu minimieren oder Logos innerhalb der Leuchtstoffkeramik zu realisieren. Hierzu kann ein Grünkörper mit beliebiger Form bereitgestellt werden, der lokal mit dem Dotierungselement beschichtet werden kann. Dabei kann das Dotierungselement insbesondere auf Grenzflächen des Grünkörpers aufgebracht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird der Grünkörper, der das anorganische Matrixmaterial mit dem Dotierungselement, dem Sinterhilfsmittel und gegebenenfalls der nitridischen Komponenten umfasst, auf eine Temperatur zwischen 800 und 2200ºC, bevorzugt zwischen 1000 und 1500ºC und besonders bevorzugt zwischen 1000 bis 1300ºC erwärmt. Das Erwärmen kann zum Beispiel in einem Graphitofen, Rohrofen beispielsweise mit Aluminiumoxidrohr oder durch Induktionsofen erfolgen. Dabei kann die Heizrampe oder die Kühlrampe zum Erreichen einer Endtemperatur 1 bis 50 K/min, bevorzugt 5 bis 30 K/min betragen. Die Behandlung bei der Endtemperatur zwischen 800 und 2200ºC kann weiterhin über einen Zeitraum von 1 min bis 12 h, bevorzugt über einen Zeitraum von 5 min bis 1 h erfolgen.
  • Es wird zudem eine Leuchtstoffkeramik vorgeschlagen, welche nach vorstehend beschriebenem Verfahren hergestellt ist. Dabei weist die Leuchtstoffkeramik ein anorganisches Matrixmaterial mit eingebettetem Dotierungselement auf, wobei in der Leuchtstoffkeramik zusätzlich Oxynitride und Silikate enthalten sind. Die Oxynitride und Silikate bilden sich während des Sintervorgangs aus der oxidischen Komponente des Sinterhilfsmittels und der Silizium-Nitrid-basierten Komponente des anorganischen Matrixmaterials. Diese weisen einen niedrigen Schmelzpunkt auf und bilden daher während des Sintervorgangs eine Flüssigphase aus. Je nach Anteil an Sinterhilfe erfolgt Bildung von Flüssigphasen, welche als Fremdphasen in der Keramik nachweisbar bleiben. Derartige Fremdphasen sind in der hergestellten Leuchtstoffkeramik zum Beispiel mit Hilfe von XRD (Röntgendiffraktion), REM (Rasterelektronenmikroskopie) oder EDX (energiedispersive Röntgendiffraktion) nachweisbar. Weiterhin kann die Leuchtstoffkeramik ein Sinterhilfsmittel aufweisen. Der Gehalt des in der Leuchtstoffkeramik nachweisbaren Sinterhilfsmittels hängt dabei davon ab, welcher Anteil des Sinterhilfsmittels zur Bildung der Flüssigphase verbraucht wurde.
  • Weiterhin gelten die in Bezug auf das Verfahren erläuterten Merkmale der Leuchtstoffkeramik auch für die nach dem Verfahren hergestellte Leuchtstoffkeramik. So kann die Leuchtstoffkeramik eine geometrische Dichte von > 70%, bevorzugt von > 80% aufweisen. Auch können Ausgangsmaterialien des Verfahrens, wie das eingesetzte Sinterhilfsmittel oder die eingesetzte nitridische Komponente oder Mischphasen resultierend aus der Flüssigphase in der hergestellten Leuchtstoffkeramik nachweisbar sein. Insbesondere kann die mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellte Leuchtstoffkeramik eine Dotierungsstruktur, wenn beispielsweise das Sinterhilfsmittel selbst ein Dotierungselement oder Aktivatorion, z.B Ce, Eu enthält, und/oder eine Dichtestruktur aufweisen.
  • Zudem wird eine lichtemittierende Vorrichtung, etwa eine LED oder ein Szintillator, vorgeschlagen, die vorstehend beschriebene Leuchtstoffkeramik umfasst. Die lichtemittierende Vorrichtung kann eine LED sein, bei der die Leuchtstoffkeramik als Konversionselement über einem licht-emittierenden Halbleiterchip platziert ist. In LEDs betragen die Anregungswellenlängen beispielsweise zwischen 350 und 500 nm. Die Emissionswellenlängen können beispielsweise zwischen 500 und 800 nm liegen.
  • Alternativ kann die lichtemittierende Vorrichtung ein Szintillator sein, der die Leuchtstoffkeramik als Konversionselement umfasst. Die Leuchtstoffkeramik konvertiert hierbei hochenergetische Strahlung, wie Röntgenstrahlung in einem Computertomographen, in sichtbares Licht. Zur Detektion des sichtbaren Lichts ist die Leuchtstoffkeramik mit einem photosensitiven Element ausgestattet. Bei Szintillatoren, die insbesondere im Bereich der Nuklearmedizin und der Medizintechnik eingesetzt werden, betragen die Anregungswellenlängen beispielsweise zwischen 1 nm und 1 pm. Die Emissionswellenlängen können beispielsweise zwischen 350 und 800 nm liegen.
  • Im Folgenden werden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines drucklosen Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik;
  • 2 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines drucklosen Verfahrens zum Herstellen einer dichtestrukturierten Leuchtstoffkeramik;
  • 3 einen Computertomographen in schematischer Darstellung mit einem Röntgendetektor, der Szintillatoren auf Basis der Leuchtstoffkeramik umfasst; und
  • 4 eine Leuchtdiode mit der Leuchtstoffkeramik.
  • Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen soweit es nicht anders angegeben ist.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines drucklosen Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik 11.
  • Dazu werden in einem ersten Schritt 1 ein dotiertes anorganisches Matrixmaterial 2 und ein Sinterhilfsmittel 3 in Form von Pulver bereitgestellt. Das Sinterhilfsmittel 3 kann zusätzlich mit einer nitridischen Komponente gemischt sein. Zum Ausbilden des Grünkörpers werden die Pulver 2, 3 in einem zweiten Schritt 4 zu einer homogenen Mischung 5 verarbeitet. Dies kann mit oder ohne Zusatzstoffe erfolgen. Beispielsweise können die Pulver 2, 3 in einer Dispersion homogenisiert und anschließend getrocknet werden. Die Mischung 5 wird anschließend in einem dritten Schritt 6 zu einem Grünkörper 7 etwa in Tablettenform gepresst oder zu Folien (Tapes) verarbeitet.
  • Der so hergestellte Grünkörper 7 wird in Schritt 8 durch Temperaturbehandlung 9 beispielsweise in einem Graphitofen gesintert. Dabei wird der Grünkörper 7 zum Beispiel auf eine Endtemperaturen zwischen 1000 und 1600 ºC erwärmt und 5 bis 60 min bei der Endtemperatur gesintert. Anschließend wird der Grünkörper 7 in Schritt 10 abgekühlt. Die resultierende Leuchtstoffkeramik 11 weist homogen eine hohe Dichte auf. Die geometrische Dichte kann dabei bis zu 99 % betragen. Durch die hohe Dichte der Leuchtstoffkeramik 11 ist die optische Transparenz gegenüber Leuchtstoffkeramiken, die ohne Sinterhilfsmittel hergestellt sind, verbessert. In Anwendungen kann die Leuchtstoffkeramik 11 daher besser als Konversionselement eingesetzt werden und stellt eine erhöhte Konversionseffizienz bereit.
  • 2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines drucklosen Verfahrens zum Herstellen einer dichtestrukturierten Leuchtstoffkeramik 11.
  • Dazu werden in einem ersten Schritt 1 ein anorganische Matrixmaterial 2, das dotiert sein kann, ein Sinterhilfsmittel 3, das selbst das Dotierungselement 12, z.B. Ceroxid, enthält, in Form von Pulver bereitgestellt. Das Sinterhilfsmittel 3 kann zusätzlich mit einer nitridischen Komponente gemischt sein. Zum Ausbilden des Grünkörpers 15 wird zunächst das Pulver des Matrixmaterials 2 zu einem Formkörper 13 verarbeitet. Beispielsweise kann das Pulver 2 in Tablettenform gepresst werden. Auch die Verwendung eines Zusatzstoffes, wie einem Bindemittel, ist möglich. Die dadurch entstehende Paste oder der dadurch entstehende Schlicker kann dann mit Hilfe von Verfahren wie Folienziehen, Schlickerguss, Siebdruck oder Tauchbeschichtung zum Ausbilden des Formkörpers 13 weiterverarbeitet werden. In einem dritten Schritt 14 wird dieser Formkörper 13 mit dem Sinterhilfsmittel 3 beschichtet.
  • Der so hergestellte Grünkörper 15 wird in Schritt 8 in einer Temperaturbehandlung 9 beispielsweise auf Endtemperaturen zwischen 1000 und 1600 ºC erwärmt und 5 bis 60 min bei der Endtemperatur gesintert. Durch die Erwärmung diffundiert das Dotierungselement 12 in das anorganische Matrixmaterial 2. Zusätzlich bilden sich durch das Sinterhilfsmittel 3 Flüssigphasen im Grünkörper 15 aus, die die Porenräume während des Sintervorganges ausgehend von der beschichteten Seite reduzieren. Anschließend wird der Sinterkörper 15 in Schritt 10 abgekühlt. Die resultierende Leuchtstoffkeramik 11 weist eine inhomogene Dichte- und Dotierungsverteilung auf, wenn das Sinterhilfsmittel 3 das Dotierungselement 12 enthält.
  • 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Computertomographen 17 mit einem Röntgendetektor 21, der Szintillatoren 25 auf Basis der Leuchtstoffkeramik 11 umfasst.
  • Der Computertomograph 17 umfasst eine Röntgenquelle 18, von der ein Röntgenbündel 19 ausgeht. Das Röntgenbündel 19 durchdringt ein zu untersuchendes Objekt 20 und trifft auf einen flächigen Röntgendetektor 21. Die Röntgenquelle 18 und der Röntgendetektor 21 sind vorzugsweise in nicht dargestellter Weise aneinander gegenüberliegend an einem Drehrahmen des Computertomographen 17 angeordnet, wobei der Drehrahmen in eine φ-Richtung um die Systemachse Z des Computertomographen 17 drehbar gelagert ist. Der Röntgendetektor 18 erfasst die durch das Objekt 20 hindurchtretende Strahlung und erzeugt Signale, aus welchen ein Bildrechner 22 in bekannter Weise eines oder mehrere zwei- oder dreidimensionale Bilder berechnet, die auf einer Anzeige 23 darstellbar sind.
  • Der Röntgendetektor 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein pixelierter Szintillatordetektor, der eine Szintillatoranordnung 24 aus einer Vielzahl von Pixeln 25 umfasst, wobei die Pixel 25 in φ-Richtung und in Z-Richtung nebeneinander auf einer Zylinderteilfläche angeordnet sind und somit ein zweidimensionales Array bilden.
  • In der vergrößerten Darstellung ist schematisch ein Schnitt des Röntgendetektors 21 in Z-Richtung dargestellt, in dem zwei nebeneinander angeordnete Pixel 25 ersichtlich sind. Jedes Pixel 25 umfasst eine Szintillatorschicht 26 mit der Leuchtstoffkeramik 11, in welcher die Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umgewandelt wird. Dem Pixel 25 ist außerdem ein photosensitives Element zugeordnet, beispielsweise eine Photodiode 27, die das generierte Licht erfasst.
  • Die Pixel 25 einer Reihe der Szintillatoranordnung 24 sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 28 befestigt. Zwischen den Szintillatorschichten 26 der einzelnen Pixel 25 sind Reflektoren 29 vorgesehen, welche insbesondere die Szintillatorschichten 26 von vier Seiten umschließen und somit die Grenzen der Pixel 25 in der φ-Z-Ebene definieren. Durch die Reflektoren 29 wird verhindert, dass Photonen, die in der Szintillatorschicht 26 eines bestimmten Pixels 25 generiert werden, in das benachbarte Pixel 25 eindringen.
  • 4 zeigt schematisch eine Leuchtdiode 30 mit der Leuchtstoffkeramik 11.
  • Die LED 30 umfasst ein Substrat 32, in dem ein Halbleiterchip 33 und die Leuchtstoffkeramik 11 angeordnet sind. Dabei ist der Halbleiterchip 33 auf dem Boden des Substrats 32 fixiert und die Leuchtstoffkeramik 11 oberhalb des Halbleiterchips 33 platziert. Der Halbleiterchip 33 ist weiterhin ausgestaltet, kurzwelliges Primärlicht 34 beispielsweise im blauen oder ultravioletten Frequenzbereich auszusenden. Das Primärlicht 34 wird von der Leuchtstoffkeramik 11 absorbiert und in langwelligeres Sekundärlicht 35 umgewandelt. Die Leuchtstoffkeramik 11 fungiert somit als Konversionsschicht, die das Primärlicht 34 des Halbleiterchips 33 in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs umwandelt. Durch die Wahl des anorganischen Matrixmaterials (Wirtsgitter)- und Dotierungsmaterials, sowie den Dotierungsgrad in der Leuchtstoffkeramik 11 können unterschiedliche Farben des langwelligen Sekundärlichtes 35 realisiert werden. Beispielsweise kann Ce3+ als Dotierungselement eingesetzt werden, um Sekundärlicht 35 im gelb-grünen Frequenzbereich zu erhalten.
  • Beispiele
  • Zur Charakterisierung der Wirkung des Sinterhilfsmittels wurden Leuchtstoffkeramiken auf Basis eines Eu-dotierten Matrixmaterials der Strukturformel EAAlSiN3 hergestellt, wobei EA für ein Erdalkaliion steht. Als Sinterhilfsmittel wurden insbesondere Y2O3, YAG und AlN eingesetzt.
  • Zur Bildung des Grünkörpers wurde ein Pulver des dotierten Matrixmaterials und Pulver des Sinterhilfsmittels eingewogen und trocken vermischt (homogenisiert). Die Pulvermischung wurde in einer Uniaxialpresse (Pressdruck 2 bar, 1 min) zu Tabletten (Durchmesser ~8 mm, Höhe ~4 mm) verarbeitet. Die drucklose Hochtemperatursinterung wurde in einem Graphitofen unter reduzierender Atmosphäre (1atm) bei Temperaturen zwischen 1000–1700 °C durchgeführt. Zur Charakterisierung wurde die Pulverdichte, welche der theoretischen Dichte entspricht, durch Pyknometermessungen bestimmt und mit der Dichte der hergestellten Leuchtstoffkeramik verglichen. Die geometrische Dichte (% d. theoretischen Dichte) der Leuchtstoffkeramiken, welche mit Zusatz eines Sinterhilfmittels hergestellt wurden, liegt > 70% und ist damit bis zu ~10% höher als für Keramiken ohne Sinterhilfsmittelzusatz.
  • Verwendet man hohe Mengen an Sinterhilfsmittel (< 50%), so kann dies insbesondere für oxidische Sinterhilfsmittel zu einer Beeinflussung des Siliziumnitrid-basierten Leuchtstoffsystems führen. Als Folge kann eine Abnahme der Effizienz auftreten, welche bis zu 90% in Bezug auf eine Referenzprobe ohne Sinterhilfe betragen kann. Nichtsdestotrotz zeigen die Ergebnisse mit hohen Mengen an Sinterhilfsmittel, dass durch deren Zusatz Leuchtstoffkeramiken mit hohen Dichten bereitstellt werden können.
  • Ergänzend könnte dem Leuchtstoff-Oxid-Gemisch noch Si3N4 als Kompensator beigesetzt werden. Außerdem können Haltezeiten während der Sinterung verlängert werden, um bei niedrigeren Temperaturen hohe Dichten zu erreichen.
  • Obwohl die Erfindung vorliegend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschreiben wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) umfassend: Bereitstellen eines anorganischen Matrixmaterials (2), welches eine Siliziumnitrid-basierte Verbindung aufweist; Bereitstellen eines Dotierungselements (12) zum Bilden von Lumineszenzzentren in dem anorganischen Matrixmaterial (2); Bereitstellen eines Sinterhilfsmittels (3) zum Verdichten des anorganischen Matrixmaterials (2); Bilden eines Grünkörpers (7, 15), indem das anorganische Matrixmaterial (2), das Dotierungselement (12) und das Sinterhilfsmittel (3) zumindest teilweise miteinander gemischt werden; und Sintern des Grünkörpers (7, 15).
  2. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach Anspruch 1, wobei das anorganische Matrixmaterial (2) ein Metall-Silizium-Nitrid oder ein Metall-Silizium-Oxynitrid enthält.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dotierungselement (12) mindestens ein Metall der Seltenen Erden enthält.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Dotierungselement (12) eingebettet in dem anorganischen Matrixmaterial (2), eingebettet in dem Sinterhilfsmittel (3) und/oder separat vom anorganischen Matrixmaterial (2) und dem Sinterhilfsmittel (3) bereitgestellt wird.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Sinterhilfsmittel (3) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxid, Metallfluorid, Metallalkoxid, Metallaluminat und Metallsilikat enthält.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das bereitgestellte Sinterhilfsmittel (3) so gewählt wird, dass dessen metallisches Element einer gleichen Elementgruppe angehört wie das metallische Element des anorganischen Matrixmaterials (2).
  7. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das Sinterhilfsmittel und das anorganische Matrixmaterial als Pulver bereitgestellt werden, wobei die mittlere Größe von Partikeln im Pulver des Sinterhilfsmittels (3) kleiner oder gleich der mittleren Größe von Partikeln im Pulver des anorganischen Matrixmaterials (2) ist.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach einem der Ansprüche 1–7, wobei bis zu 50 Gew.-% des Sinterhilfsmittels (3) zumindest teilweise mit dem anorganischen Matrixmaterial (2) gemischt werden.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach einem der Ansprüche 1–8, ferner umfassend: Bereitstellen eine nitridischen Komponente und Mischen der nitridischen Komponente mit dem Sinterhilfsmittel (3).
  10. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (11) nach einem der Ansprüche 1–9, wobei das anorganische Matrixmaterial (2), das Sinterhilfsmittel (3) und/oder das Dotierungselement (12) zum Ausbilden des Grünkörpers (7, 15) zu einer homogenen oder inhomogenen Mischung verarbeitet werden.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (1) nach Anspruch 10, dass das anorganische Matrixmaterial (2), das Sinterhilfsmittel (3), das gegebenenfalls ein Dotierungselement (12) enthält, und gegebenenfalls das separat bereitgestellte Dotierungselement (12) so inhomogen gemischt werden, dass eine Dichtestruktur und/oder eine Dotierungsstruktur in der Leuchtstoffkeramik (11) erzeugt wird.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtstoffkeramik (1) nach einem der Ansprüche 1–11, wobei der Grünkörper (7, 15) auf eine Temperatur zwischen 800 und 2200 Grad Celsius erwärmt wird.
  13. Leuchtstoffkeramik (11), welche nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12 hergestellt ist.
  14. Leuchtstoffkeramik (11), welche ein anorganisches Matrixmaterial (2) mit eingebettetem Dotierungselement (12) aufweist, wobei in der Leuchtstoffkeramik (11) zusätzlich Oxynitride und Silikate enthalten sein können, welche aus der Flüssigphase resultieren.
  15. Lichtemittierende Vorrichtung (17, 30) aufweisend eine Leuchtstoffkeramik (11) nach Anspruch 13 oder 14.
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