DE102021132496A1

DE102021132496A1 - Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und strahlungsemittierendes bauelement

Info

Publication number: DE102021132496A1
Application number: DE102021132496.3A
Authority: DE
Inventors: Gina Maya Achrainer; Daniel Bichler; Johanna Strube-Knyrim; Mark Vorsthove; Frauke Philipp; Simon Dallmeir; Gudrun Plundrich; Christian Koch
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Es wird ein Leuchtstoff (1) angegeben, der der allgemeinen Summenformel EA4D18-xExN24-xO8+x:M gehorcht, wobei EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist, D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der vierwertigen Elemente ist, E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der dreiwertigen Elemente ist, M ein Aktivator-Element umfasst, und 0 ≤ x ≤ 18 gilt.Ferner werden ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs und ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben.

Description

Es werden ein Leuchtstoff und ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs beschrieben. Ferner wird ein strahlungsemittierendes Bauelement beschrieben.
Es ist unter anderem eine Aufgabe, einen Leuchtstoff mit einer erhöhten Effizienz anzugeben. Weiterhin ist es eine Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen effizienteren Leuchtstoffs und ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einer hohen spektralen Effizienz bereitzustellen.
Es wird ein Leuchtstoff angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform gehorcht der Leuchtstoff der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+X:M.
Hier und im Folgenden werden Leuchtstoffe anhand von Summenformeln beschrieben. Die in den Summenformeln aufgeführten Elemente liegen dabei in geladener Form vor. Hier und im Folgenden sind mit Elementen und Atomen in Bezug auf die Summenformeln der Leuchtstoffe somit Ionen in Form von Anionen und Kationen gemeint, auch wenn dies nicht explizit angegeben ist. Dies gilt auch für Elementsymbole, wenn diese der Übersichtlichkeit halber ohne Ladungszahl genannt werden.
Es ist bei den angegebenen Summenformeln möglich, dass der Leuchtstoff weitere Elemente in Form von Verunreinigungen aufweist. Insbesondere weisen diese Verunreinigungen höchstens 5 Mol-%, insbesondere höchstens 1 Mol-%, bevorzugt höchstens 0,1 Mol-% auf.
Der Leuchtstoff liegt in der Regel nach außen hin ungeladen vor. Das bedeutet, dass im Leuchtstoff nach außen hin ein vollständiger Ladungsausgleich zwischen positiven und negativen Ladungen bestehen kann. Es ist aber auch möglich, dass der Leuchtstoff formell in geringem Maße keinen vollständigen Ladungsausgleich besitzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente.
Mit dem Begriff „Wertigkeit“ in Bezug auf ein bestimmtes Element ist vorliegend gemeint, wie viele Elemente mit einfacher entgegengesetzter Ladung in einer chemischen Verbindung benötigt werden, um einen Ladungsausgleich zu erzielen. Somit umfasst der Begriff „Wertigkeit“ die Ladungszahl des Elements.
Elemente mit der Wertigkeit zwei werden als zweiwertige Elemente bezeichnet. Zweiwertige Elemente sind häufig in chemischen Verbindungen zweifach positiv geladen und besitzen eine Ladungszahl von +2. Ein Ladungsausgleich in einer chemischen Verbindung kann beispielsweise über zwei weitere Elemente, die einfach negativ geladen sind, oder ein weiteres Element, das zweifach negativ geladen ist, stattfinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der vierwertigen Elemente.
Vierwertige Elemente sind Elemente mit der Wertigkeit vier. Vierwertige Elemente sind häufig in chemischen Verbindungen vierfach positiv geladen und besitzen eine Ladungszahl von +4. Ein Ladungsausgleich in einer chemischen Verbindung kann beispielsweise über ein Element, das vierfach negativ geladen ist, durch zwei Elemente, die zweifach negativ geladen sind, oder vier Elemente, die einfach negativ geladen sind, stattfinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist E ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der dreiwertigen Elemente.
Dreiwertige Elemente sind Elemente mit der Wertigkeit drei. Dreiwertige Elemente sind häufig in chemischen Verbindungen dreifach positiv geladen und besitzen eine Ladungszahl von +3. Ein Ladungsausgleich in einer chemischen Verbindung kann beispielsweise über ein Element, das dreifach negativ geladen ist, oder durch drei Elemente, die einfach negativ geladen sind, stattfinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs umfasst oder ist M ein Aktivator-Element. In der Regel umfasst der Leuchtstoff ein Wirtsgitter, in das Fremdelemente als Aktivator-Elemente eingebracht sind. Ein Aktivator-Element in dem Wirtsgitter kann elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs absorbieren, wodurch ein elektronischer Übergang in dem Aktivator-Element von einem Grundzustand in einen angeregten Zustand stattfindet. Es ist weiterhin möglich, dass das Wirtsgitter die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs absorbiert und die so absorbierte Energie auf das Aktivator-Element überträgt, wodurch der elektronische Übergang in dem Aktivator-Element angeregt wird. In beiden Fällen geht das Aktivator-Element unter Emission von elektromagnetischer Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs mit einem Emissionsspektrum wieder von dem angeregten Zustand in den Grundzustand über.
Mit anderen Worten handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs um eine Anregungswellenlänge des Leuchtstoffs. In der Regel unterscheidet sich die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise von der elektromagnetischen Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs gilt 0 ≤ x ≤ 18. Mit anderen Worten gilt x größer oder gleich 0 und x kleiner oder gleich 18.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Leuchtstoffs gehorcht der Leuchtstoff der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+x:M, wobei EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist, D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der vierwertigen Elemente ist, E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der dreiwertigen Elemente ist, M ein Aktivator-Element umfasst, und 0 ≤ x ≤ 18 gilt.
Der hier beschriebene Leuchtstoff kann mit Vorteil in einem strahlungsemittierenden Bauelement, wie beispielsweise einer lichtemittierenden Diode, eingesetzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe, die durch Mg, Ca, Sr, und Ba gebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe, die durch Si und Ge gebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist E ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe, die durch B, Al und Ga gebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist M ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der folgenden Gruppe: Seltenerdelemente, Cr, Ni, Mn. Die Seltenerdelemente umfassen vorliegend die chemischen Elemente der dritten Nebengruppe des Periodensystems sowie die Lanthanoide. Seltenerdelemente sind vorliegend in der Regel ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu. Insbesondere liegt das Aktivator-Element M als zweiwertiges, dreiwertiges oder vierwertiges Element vor. Beispielsweise ist M Eu allein oder eine Kombination mit einem weiteren Aktivator-Element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs gehorcht der Leuchtstoff der allgemeinen Summenformel EA₄Si_18-xAl_xN_24-xO_8+x:M, wobei EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt ist aus der Gruppe, die durch Mg, Ca, Sr, und Ba gebildet ist. In einer Ausführungsform ist x gleich 0. In diesem Fall gehorcht der Leuchtstoff der Summenformel EA₄S₁₈N₂₄O_8:M. Beispielsweise weist der Leuchtstoff die Summenformel Ba₄Si₁₈N₂₄O₈:M auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist das Aktivator-Element M einen molaren Anteil von einschließlich 0,01 % bis einschließlich 10 % bezogen auf das Element EA auf. Insbesondere weist M einen molaren Anteil von einschließlich 0,01 % bis einschließlich 5 % bezogen auf das Element EA auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist der Leuchtstoff ein Wirtsgitter mit einer monoklinen Raumgruppe auf. Beispielsweise weist der Leuchtstoff ein Wirtsgitter mit der Raumgruppe Cm auf. Insbesondere handelt es sich bei dem Wirtsgitter um ein kristallines Wirtsgitter.
Das kristalline Wirtsgitter ist bevorzugt aus einer sich in der Regel periodisch wiederholenden dreidimensionalen Elementarzelle aufgebaut. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Elementarzelle um die kleinste wiederkehrende Einheit des kristallinen Wirtsgitters. Die Elemente EA, D, E, O und N besetzen darin jeweils festgelegte Plätze, sogenannte Punktlagen, der dreidimensionalen Elementarzelle des Wirtsgitters. Das Aktivator-Element M besetzt insbesondere die Punktlagen von EA.
Zur Beschreibung der dreidimensionalen Elementarzelle des kristallinen Wirtsgitters werden sechs Gitterparameter benötigt, drei Längen a, b und c und drei Winkel α, β und γ. Die drei Gitterparameter a, b und c sind die Längen der Gittervektoren, die die Elementarzelle aufspannen. Die weiteren drei Gitterparameter α, β und γ sind die Winkel zwischen diesen Gittervektoren, α ist der Winkel zwischen b und c, β ist der Winkel zwischen a und c und γ ist der Winkel zwischen a und b.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Gitterparameter a, der Gitterparameter b und/oder der Gitterparameter c einen Wert im Bereich von einschließlich 550 pm bis einschließlich 1900 pm auf. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform beträgt der Winkel α, β und/oder γ etwa 90°. Insbesondere betragen die Winkel α und γ genau 90°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist der Leuchtstoff ein Wirtsgitter auf, das eckenverknüpfte (D,E) (N,O)₄-Tetraeder aufweist. Mit anderen Worten weist der Leuchtstoff ein Wirtsgitter auf, das eckenverknüpfte D(N,O)₄-Tetraeder und/oder eckenverknüpfte E(N,O)₄-Tetraeder aufweist.
Die (D,E) (N,O)₄-Tetraeder weisen in der Regel eine Tetraederlücke auf. Die Tetraederlücke ist ein Bereich im Inneren des jeweiligen Tetraeders. Insbesondere wird mit dem Begriff „Tetraederlücke“ der Bereich im Innern des Tetraeders bezeichnet, der frei bleibt, wenn in die Ecken des Tetraeders sich berührende Kugeln gesetzt werden. Dabei werden die Atome beziehungsweise Ionen - entsprechend der Definition des Ionenradius - als starre Kugeln gedacht.
Bevorzugt spannen die O-Atome und die N-Atome des (D,E) (N,O)₄-Tetraeders den Tetraeder auf. Beispielsweise spannen vier N-Atome einen Tetraeder auf. Mit anderen Worten kann das Wirtsgitter (D,E)N₄-Tetraeder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Tetraeder von vier N-Atomen und einem O-Atom aufgespannt werden. Mit anderen Worten kann das Wirtsgitter (D,E) N₃O-Tetraeder aufweisen. Insbesondere befinden sich in der Tetraederlücke des durch die O-Atome und die N-Atome aufgespannten Tetraeders das D-Atom oder das E-Atom. Mit anderen Worten ist der (D,E) (N,O)₄-Tetraeder um das D-Atom oder das E-Atom zentriert. Beispielsweise weisen alle Atome, die den Tetraeder aufspannen, einen ähnlichen Abstand zu dem D-Atom oder dem E-Atom, das sich in der Tetraederlücke befindet, auf.
Eckenverknüpft bedeutet, dass eine Ecke eines Tetraeders über ein gemeinsames O-Atom oder N-Atom mit einem weiteren Tetraeder verbunden ist. Mit anderen Worten ist das O-Atom oder das N-Atom, das die Tetraeder verknüpft, Teil von beiden Tetraedern. Insbesondere weist das Wirtsgitter des Leuchtstoffs (D,E) (N, O) ₄-Tetraeder, die allseitig eckenverknüpft sind, und (D,E) (N, O)₄-Tetraeder, die nur über drei Ecken mit jeweils einem weiteren (D,E) (N,O)₄-Tetraeder verknüpft sind, auf.
Durch eine Eckenverknüpfung der (D,E) (N, O)₄-Tetraeder wird insbesondere ein komplexes, dreidimensional unendlich ausgedehntes Raumnetz aus(D,E) (N,O)₄-Tetraedern ausgebildet. Beispielsweise bilden die (D,E) (N, O)₄-Tetraeder ein Tetraedernetzwerk aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist das Wirtsgitter des Leuchtstoffs sieben symmetrisch unterschiedliche Arten von (D,E) (N, O)₄-Tetraedern auf. Mit anderen Worten weist das Wirtsgitter des Leuchtstoffs eine erste Art von (D,E) (N, O)₄-Tetraedern, eine zweite Art von (D,E) (N,O)₄-Tetraedern, eine dritte Art von (D,E) (N,O)₄-Tetraedern, eine vierte Art von (D,E)(N, O)₄-Tetraedern, eine fünfte Art von (D,E) (N, O)₄-Tetraedern, eine sechste Art von (D,E) (N,O)₄-Tetraedern und eine siebte Art von (D,E) (N,O)₄-Tetraedern auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs bilden die (D,E) (N,O)₄-Tetraeder Schichten aus. Die Schichten sind insbesondere durch weitere (D,E) (N, O) ₄-Tetraeder verknüpft. Die Schichten weisen beispielsweise Dreierringe von (D,E) (N, O)₄-Tetraedern auf. Bevorzugt sind die Schichten entlang einer Ebene, beispielsweise in der a-b-Ebene, das heißt der Ebene die durch die Gittervektoren mit den Längen a und b aufgespannt wird, im Wirtsgitter, unendlich ausgedehnt. Die Schichten werden bevorzugt jeweils aus sechs der sieben symmetrisch unterschiedlichen Arten von (D,E) (N,O)₄-Tetraedern aufgebaut. Der weitere (D,E) (N, O)₄-Tetraeder, der die Schichten verknüpft, ist insbesondere der (D,E)(N,O)₄-Tetraeder der siebten Art. Beispielsweise wird durch eine Verknüpfung der Schichten durch den weiteren (D,E)(N,O)₄-Tetraeder das komplexe, dreidimensional ausgedehnte Raumnetz aus (D,E)(N, O)₄-Tetraedern gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist eine Schicht vier symmetrisch unterschiedliche Ketten von (D,E) (N, O)₄-Tetraedern auf. Insbesondere sind die Ketten parallel zur kristallographischen b-Achse angeordnet. Die vier symmetrisch unterschiedlichen Ketten werden aus den (D,E) (N, O)₄-Tetraeder der ersten Art, der zweiten Art, der dritten Art, der vierten Art, der fünften Art und der sechsten Art gebildet. Bevorzugt sind die (D,E) (N,O)₄-Tetraeder einer Kette jeweils über drei ihrer Ecken zu (D,E) (N,O)₄-Tetraedern benachbarter Ketten innerhalb einer Schicht verknüpft. Mit anderen Worten wird eine Ecke der (D,E) (N, O)₄-Tetraeder nicht zu einer Verknüpfung innerhalb der Schicht verwendet.
Insbesondere ist eine erste Kette aus (D,E) (N, O)₄-Tetraedern der ersten Art gebildet. Die Ecke der (D,E)(N, O)₄-Tetraeder der ersten Art, die nicht zu einer Verknüpfung innerhalb der Schicht verwendet wird, zeigt bevorzugt in eine erste Richtung. Beispielsweise weist die erste Richtung entlang der kristallographischen c-Achse.
Insbesondere ist eine zweite Kette aus (D,E) (N,O)₄-Tetraedern der zweiten Art und der dritten Art gebildet. Die Ecke der (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der zweiten Art, die nicht zu einer Verknüpfung innerhalb der Schicht verwendet wird, zeigt bevorzugt in die erste Richtung. Die Ecke der (D,E)(N,O)₄-Tetraeder der dritten Art, die nicht zu einer Verknüpfung innerhalb der Schicht verwendet wird, zeigt bevorzugt in eine zweite Richtung. Insbesondere ist die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt. Beispielsweise weist die zweite Richtung entgegen der kristallographischen c-Achse. In der zweiten Kette sind die (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der zweiten Art und die (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der dritten Art bevorzugt alternierend angeordnet.
Insbesondere ist eine dritte Kette aus (D,E) (N,O)₄-Tetraedern der vierten Art gebildet. Die Ecke der (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der vierten Art, die nicht zu einer Verknüpfung innerhalb der Schicht verwendet wird, zeigt bevorzugt in die zweite Richtung. Mit anderen Worten ist die dritte Kette in ihrer Ausrichtung entlang der c-Achse gerade anders herum angeordnet als die erste Kette.
Insbesondere ist eine vierte Kette aus (D,E) (N,O)₄-Tetraedern der fünften Art und der sechsten Art gebildet. Die Ecke der (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der fünften Art, die nicht zu einer Verknüpfung innerhalb der Schicht verwendet wird, zeigt bevorzugt in die erste Richtung. Die Ecke der (D,E)(N,O)₄-Tetraeder der sechsten Art, die nicht zu einer Verknüpfung innerhalb der Schicht verwendet wird, zeigt bevorzugt in die zweite Richtung. In der vierten Kette sind die (D,E)(N,O)₄-Tetraeder der fünften Art und die (D,E)(N,O)₄-Tetraeder der sechsten Art bevorzugt alternierend angeordnet.
Die vier symmetrisch unterschiedlichen Ketten wiederholen sich insbesondere in der Abfolge erste Kette, zweite Kette, dritte Kette, vierte Kette entlang einer Richtung, die bevorzugt senkrecht zu einer Verlaufsrichtung der vier Ketten ist, sodass die Schicht gebildet wird. Beispielsweise wiederholen sich die vier symmetrisch unterschiedlichen Ketten entlang der kristallographischen a-Achse.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs sind die Schichten, insbesondere entlang der kristallographischen c-Achse, übereinander angeordnet. Die Schichten werden bevorzugt durch (D,E) (N,O)₄-Tetraeder, insbesondere der siebten Art, untereinander verknüpft.
Insbesondere weist ein (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der siebten Art Eckenverknüpfungen zu einem (D,E)(N,O)₄-Tetraeder der zweiten Art einer ersten Schicht, einem (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der fünften Art der ersten Schicht und zwei (D,E)(N,O)₄-Tetraedern der vierten Art einer zweiten Schicht auf. Mit anderen Worten verknüpft der (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der siebten Art eine dritte Kette der zweiten Schicht mit einer zweiten Kette und einer vierten Kette der ersten Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist das Wirtsgitter des Leuchtstoffs (D,E) (N,O)₄-Tetraeder auf, deren Ecken, die nicht zur Verknüpfung innerhalb einer Schicht verwendet werden, nicht mit einem weiteren (D,E) (N,O)₄-Tetraeder verknüpft sind. Mit anderen Worten weisen ein Teil der (D,E) (N,O)₄-Tetraeder im Wirtsgitter des Leuchtstoffs endständige Anionen auf. Insbesondere weisen die (D,E) (N,O)₄-Tetraeder der ersten Art, der dritten Art und der sechsten Art ein endständiges Anion auf. Bei dem endständigen Anion handelt es sich insbesondere um ein N-Atom oder ein O-Atom. Insbesondere wird durch das endständige Anion, bevorzugt das O-Atom, das Element EA koordiniert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist das Wirtsgitter des Leuchtstoffs Hohlräume auf. Die Hohlräume sind insbesondere zwischen den Schichten angeordnet. Die Hohlräume verlaufen beispielsweise parallel zur kristallographischen b-Richtung. Bevorzugt weisen die endständigen Anionen der (D,E) (N,O)₄-Tetraeder, insbesondere der ersten Art, der dritten Art und der sechsten Art, in einen Hohlraum hinein. Besonders bevorzugt ist in den Hohlräumen in dem Wirtsgitter des Leuchtstoffs das Element EA angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist das Wirtsgitter des Leuchtstoffs vier symmetrisch unterschiedliche Positionen für das Element EA auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs bilden die N-Atome und die O-Atome in dem Leuchtstoff eine hexagonal dichte Kugelpackung aus. Mit anderen Worten bilden die Anionen in dem Leuchtstoff die hexagonal dichte Kugelpackung aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist der Leuchtstoff einen Absorptionsbereich im ultravioletten bis blauen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums auf. Insbesondere liegt ein Absorptionsbereich des Leuchtstoffs im Bereich von einschließlich 400 Nanometer bis einschließlich 490 Nanometer. Beispielsweise absorbiert der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 448 Nanometer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist eine von dem Leuchtstoff ausgesandte elektromagnetische Strahlung ein Emissionsspektrum mit zumindest einem Emissionspeak auf.
Bei dem Emissionsspektrum handelt es sich um die Verteilung der vom Leuchtstoff emittierten elektromagnetischen Strahlung nach Anregung mit elektromagnetischer Strahlung der Anregungswellenlänge. Zum Beispiel wird das Emissionsspektrum in Form eines Diagramms dargestellt, bei dem eine spektrale Intensität oder ein spektraler Strahlungsfluss pro Wellenlängenintervall („spektrale Intensität/spektraler Strahlungsfluss“) der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge λ dargestellt ist. Mit anderen Worten ist das Emissionsspektrum als eine Kurve darstellbar in einem x-/y-Diagramm, wobei auf der x-Achse die Wellenlänge und auf der y-Achse die spektrale Intensität oder der spektrale Strahlungsfluss aufgetragen ist.
Insbesondere weist der Emissionspeak ein Emissionsmaximum im gelborangen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums auf. Bevorzugt weist der Emissionspeak ein Emissionsmaximum im Bereich von einschließlich 550 Nanometer bis einschließlich 590 Nanometer, besonders bevorzugt von einschließlich 560 Nanometer bis einschließlich 580 Nanometer, beispielsweise ungefähr 570 Nanometer auf.
Durch die genaue Zusammensetzung des Leuchtstoffs, insbesondere durch das Verhältnis der Elemente D und E, beispielsweise Si und Al, kann das Emissionsmaximum des Emissionspeaks beeinflusst werden. Mit Vorteil kann der hier beschriebene Leuchtstoff also an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Das Emissionsmaximum des Emissionspeaks kann weiterhin durch die Menge an dem Aktivator-Element in dem Leuchtstoff beeinflusst werden. Üblicherweise erhöht sich mit einer Konzentration des Aktivator-Elements, beispielsweise Eu, die Wellenlänge des Emissionsmaximums. Auf diese Weise kann ein Leuchtstoff bereitgestellt werden, der in einem ähnlichen Wellenlängenbereich wie die Granatleuchtstoffe Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ oder Gd₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ emittiert, aber ein geringeres thermisches Quenching aufweist. Dadurch kann der hier beschriebene Leuchtstoff mit Vorteil in Anwendungen mit einer erhöhten Temperatur eingesetzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die von dem Leuchtstoff ausgesandte elektromagnetische Strahlung eine Dominanzwellenlänge λ_dom im Bereich von einschließlich 550 Nanometer bis einschließlich 600 Nanometer, bevorzugt von einschließlich 560 Nanometer bis einschließlich 590 Nanometer, besonders bevorzugt von einschließlich 570 Nanometer bis einschließlich 580 Nanometer auf. Beispielsweise weist die von dem Leuchtstoff ausgesandte elektromagnetische Strahlung eine Dominanzwellenlänge von ungefähr 574 Nanometer auf.
Zur Bestimmung der Dominanzwellenlänge der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung wird in dem CIE-Normdiagramm ausgehend vom Weißpunkt durch den Farbort der elektromagnetischen Strahlung eine gerade Linie gezogen. Der Schnittpunkt der geraden Linie mit der das CIE-Normdiagramm begrenzenden Spektralfarblinie bezeichnet die Dominanzwellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Im Allgemeinen weicht die Dominanzwellenlänge von der Wellenlänge des Emissionsmaximums ab.
Herkömmliche Leuchtstoffe, insbesondere (Ca, Sr, Ba)₂Si₅N₈:Eu²⁺ oder (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu²⁺, weisen in der Regel Dominanzwellenlänge von größer 580 Nanometer beziehungsweise größer 587 Nanometer auf. Auch ein orange emittierendes α-SiAlON weist üblicherweise eine Dominanzwellenlänge von größer 580 Nanometer auf. Zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im gelben Wellenlängenbereich hingegen wird insbesondere Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (YAG) eingesetzt. Bei diesem Leuchtstoff kann ein Teil des Al durch Ga ersetzt werden. Das genaue Emissionsmaximum des so erhaltenen Y₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺ (YAGaG) und von Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ ist unter anderem von einem Dotierungsgrad, einer Korngröße und einer genauen Zusammensetzung, insbesondere des Ga-Gehalts, abhängig. Die von YAGaG oder YAG ausgesandte elektromagnetische Strahlung weist beispielsweise eine Dominanzwellenlänge im Bereich von 565 Nanometer bis 574 Nanometer auf. Weitere Ce³⁺-aktivierte Leuchtstoffe, wie beispielsweise Tb₃Al₅O₁₂: Ce³⁺ oder Gd₃Al₅O₁₂: Ce³⁺, weisen größere Dominanzwellenlänge auf, jedoch sind diese Leuchtstoffe nicht für Anwendungen geeignet, da sie ein starkes thermisches Quenching aufweisen.
Im gelborangen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums gibt es also bisher keine effizienten Lösungen. Der hier beschriebene Leuchtstoff deckt mit Vorteil den gelborangen Wellenlängenbereich ab und liefert so eine einfache und effiziente Möglichkeit elektromagnetische Strahlung dieses Wellenlängenbereichs zu erzeugen.
Bisher wird in Anwendungen elektromagnetische Strahlung des gelborangen Wellenlängenbereichs mithilfe von mindestens zwei Leuchtstoffen realisiert. In der Regel wird ein grün bis gelb emittierender Leuchtstoff aus dem Granatsystem mit einem roten Leuchtstoff, beispielsweise (Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu²⁺ oder (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu²⁺, kombiniert um gelborange elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Jedoch kann ein System aus mehreren Komponenten deutlich komplizierter sein. Weiterhin können eine Entwicklung und auch eine Herstellung des Systems aus mehreren Komponenten aufwändiger sein, im Vergleich zu dem hier beschriebenen als Einzelkomponente einsetzbaren Leuchtstoff. Für bestimmte Anwendungen, wie eine Konversionskeramik, ist es insbesondere sehr aufwändig oder nicht möglich ein System aus mehreren Komponenten einzusetzen.
Der hier beschriebene Leuchtstoff bietet also beispielsweise eine effiziente, einfache und günstige Lösung für Anwendungen, in denen elektromagnetische Strahlung des gelborangen Wellenlängenbereichs benötigt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist der Emissionspeak in dem Emissionsspektrum der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung eine Halbwertsbreite (FWHM, Englisch: „full-width at half maximum“) im Bereich von einschließlich 110 Nanometer bis einschließlich 150 Nanometer, bevorzugt von einschließlich 120 Nanometer bis einschließlich 140 Nanometer auf. Beispielsweise weist der Emissionspeak eine Halbwertsbreite von ungefähr 133 Nanometer auf.
Der Begriff Halbwertsbreite bezieht sich auf eine Kurve mit einem Maximum, wie etwa das Emissionsspektrum, wobei die Halbwertsbreite derjenige Bereich auf der x-Achse ist, der zu den beiden y-Werten korrespondiert, die der Hälfte des Maximums entsprechen.
Die Halbwertsbreite des Emissionspeaks eines herkömmlichen Leuchtstoffs liegt beispielsweise im Bereich von 110 Nanometer bis 125 Nanometer. Der hier beschriebene Leuchtstoff emittiert also elektromagnetische Strahlung eines deutlich größeren Wellenlängenbereichs. Mit Vorteil wird der hier beschriebene Leuchtstoff daher in Anwendungen eingesetzt, bei denen die von dem Leuchtstoff ausgesandte elektromagnetische Strahlung einen möglichst breiten Wellenlängenbereich abdecken soll.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs angegeben. Vorzugsweise wird mit dem hier beschriebenen Verfahren der Leuchtstoff gemäß den oben genannten Ausführungsformen erzeugt. Es gelten insbesondere alle für den Leuchtstoff gemachten Ausführungen auch für das Verfahren und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtstoffs, der der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+x:M gehorcht, wobei

- EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist,
- D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der vierwertigen Elemente ist,
- E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der dreiwertigen Elemente ist,
- M ein Aktivator-Element umfasst, und
- 0 ≤ x ≤ 18,

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Edukte zu einem Eduktgemenge vermengt. Insbesondere erfolgt ein Vermengen der Edukte in einem Handmörser, einer Mörsermühle, einer Kugelmühle oder einem Mehrachsmischer. Bevorzugt wird das Eduktgemenge in einen Tiegel, beispielsweise aus Wolfram oder Korund und/oder ausgekleidet mit einer Molybdän-Folie, überführt. Die Molybdän-Folie dient insbesondere dazu eine Reaktion des Tiegelmaterials mit dem Eduktgemenge zu verhindern. Die Reaktion des Tiegelmaterials mit dem Eduktgemenge könnte insbesondere zur Bildung von unerwünschten Nebenprodukten oder sogar zur Verhinderung der Herstellung des Leuchtstoffs führen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Eduktgemenge erhitzt. Insbesondere erfolgt ein Erhitzen für eine Zeit von mindestens 2 Stunden, bevorzugt mindestens 4 Stunden. Bevorzugt wird durch das Erhitzen der Leuchtstoff gebildet. Nach dem Erhitzen kann der Leuchtstoff, beispielsweise in einem Handmörser, einer Mörsermühle oder einer Kugelmühle, vermahlen werden.
Insbesondere ist es möglich, dass durch das Verfahren ein Gemenge hergestellt wird, welches den Leuchtstoff umfasst oder daraus besteht. Weitere Bestandteile des Gemenges können beispielsweise Edukte sein, welche bei der Herstellung des Leuchtstoffs nicht reagiert haben, Verunreinigungen und/oder Nebenphasen, welche bei der Herstellung gebildet wurden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden Edukte bereitgestellt, die ausgewählt sind aus der folgenden Gruppe: Oxide, Nitride, Fluoride, Oxalate, Citrate, Carbonate, Amine und Imide von EA, D, E und M. Insbesondere werden die Nitride von EA, D und E sowie ein Oxid von M als Edukt eingesetzt. Beispielsweise sind die Edukte ausgewählt aus einer Gruppe, die aus den folgenden Materialien gebildet ist: EAN_y mit 0,5 ≤ y ≤ 1,2, Si₃N₄, AlN, Oxide von M. Insbesondere wird BaN_y als EAN_y eingesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Eduktgemenge unter einer Atmosphäre von N₂, N₂/H₂ (95/5%) und/oder NH₃ erhitzt. Mit anderen Worten wird der Leuchtstoff in einer reduzierenden Atmosphäre hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Eduktgemenge bei einem Druck von maximal 100 bar, bevorzugt maximal 50 bar, besonders bevorzugt maximal 20 bar erhitzt. Beispielsweise erfolgt das Erhitzen bei einem Druck von maximal 10 bar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Eduktgemenge auf eine Temperatur von maximal 2000 °C, insbesondere maximal 1800 °C, bevorzugt maximal 1700 °C erhitzt. Beispielsweise wird das Eduktgemenge auf eine Temperatur von 1650 °C erhitzt.
Es wird weiterhin ein strahlungsemittierendes Bauelement enthaltend einen Leuchtstoff angegeben. Vorzugsweise ist der oben beschriebene Leuchtstoff zur Verwendung in einem hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelement geeignet und vorgesehen. Merkmale und Ausführungsformen, die in Verbindung mit dem Leuchtstoff und/oder dem Verfahren beschrieben sind, gelten auch für das strahlungsemittierende Bauelement und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das strahlungsemittierende Bauelement einen Halbleiterchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet.
Insbesondere weist der Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge auf, die einen aktiven Bereich umfasst. Der aktive Bereich ist dazu eingerichtet im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen. Beispielsweise ist die Halbleiterschichtenfolge auf einem Substrat aufgebracht. Der Halbleiterchip ist beispielsweise ein Leuchtdiodenchip oder ein Laserdiodenchip. Die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs wird durch eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips emittiert.
Der erste Wellenlängenbereich umfasst insbesondere Wellenlängen im ultravioletten bis blauen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Beispielsweise emittiert der Halbleiterchip elektromagnetische Strahlung aus dem blauen Spektralbereich, insbesondere von einschließlich 380 Nanometer bis einschließlich 520 Nanometer, bevorzugt von einschließlich 400 Nanometer bis einschließlich 500 Nanometer, besonders bevorzugt von einschließlich 430 Nanometer bis einschließlich 480 Nanometer. Beispielsweise emittiert der Halbleiterchip elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 448 Nanometer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das strahlungsemittierende Bauelement ein Konversionselement mit dem hier beschriebenen Leuchtstoff, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs konvertiert. Insbesondere ist die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, von dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden.
Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement handelt es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode (LED). Insbesondere sendet das strahlungsemittierende Bauelement ein Mischlicht aus, das die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und des zweiten Wellenlängenbereichs umfasst.
Alternativ ist es möglich, dass in dem Konversionselement eine Vollkonversion stattfindet. Das strahlungsemittierende Bauelement emittiert in diesem Fall keine elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs. In der Regel wird bei der Vollkonversion die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs vollständig in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umgewandelt oder das Konversionselement ist nicht durchlässig für die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und nur die elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs kann das strahlungsemittierende Bauelement verlassen. Beispielsweise wird ein vollkonvertierendes Konversionselement mit dem hier beschriebenen Leuchtstoff in einem strahlungsemittierenden Bauelement für einen Fahrtrichtungsanzeiger eingesetzt.
Insbesondere wird der hier beschriebene Leuchtstoff ohne eine Kombination mit einem weiteren Leuchtstoff, mit anderen Worten als einzelner Leuchtstoff, in dem Konversionselement eingesetzt. Vorteilhafterweise kann durch den alleinigen Einsatz des hier beschriebenen Leuchtstoffs in dem Konversionselement ein strahlungsemittierendes Bauelement bereitgestellt werden, das warmweißes Mischlicht emittiert. Beispielsweise kann ein solches strahlungsemittierendes Bauelement in einer Straßenbeleuchtung eingesetzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weist eine von dem strahlungsemittierende Bauelement ausgesandte elektromagnetische Strahlung eine Farbtemperatur (CCT, Englisch: „correlated color temperature“) von kleiner oder gleich 4300 K, insbesondere von kleiner oder gleich 4100 K auf. Beispielsweise weist die von dem strahlungsemittierenden Bauelement ausgesandte elektromagnetische Strahlung eine Farbtemperatur von 4061 K auf.
Vorteilhafterweise lassen sich durch die Verwendung des hier beschriebenen Leuchtstoffs in dem strahlungsemittierenden Bauelement Farbtemperaturen erzeugen, die deutlich kleiner sind als mit herkömmlichen Leuchtstoffen erreichbar. Mit dem herkömmlichen Leuchtstoff Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ lässt sich beispielsweise minimal eine Farbtemperatur von 4370 K erreichen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weist das strahlungsemittierende Bauelement einen Farbwiedergabeindex (CRI, Englisch: „color rendering index“) von größer oder gleich 65 auf. Beispielsweise beträgt der CRI des strahlungsemittierenden Bauelements 69.
Mit Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ als einzelnem Leuchtstoff in dem Konversionselement lässt sich ein CRI von 63 erreichen. Mit dem hier beschriebenen Leuchtstoff kann also ein strahlungsemittierendes Bauelement bereitgestellt werden, das eine höheren CRI und insbesondere dabei gleichzeitig eine geringere Farbtemperatur im Vergleich zu strahlungsemittierenden Bauelementen mit einem herkömmlichen Leuchtstoff aufweist.
In herkömmlichen Anwendungen wird insbesondere mindestens ein weiterer Leuchtstoff benötigt um einen CRI von größer oder gleich 65 zu erreichen. Der hier beschriebene Leuchtstoff bietet also beispielsweise eine Möglichkeit ein strahlungsemittierendes Bauelement bereitzustellen, das ein Konversionselement aufweist, das eine geringere Komplexität aufweist und das einfacher und kostengünstiger zu entwickeln und herzustellen ist.
Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Konversionselement zumindest einen weiteren Leuchtstoff, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs konvertiert. Insbesondere ist der dritte Wellenlängenbereich zumindest teilweise von dem ersten Wellenlängenbereich und/oder dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden.
Insbesondere wird nur ein Teil der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs von dem Leuchtstoff und/oder von dem weiteren Leuchtstoff konvertiert. Dabei ist es möglich, dass der nicht konvertierte Teil der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs durch das Konversionselement transmittiert wird. Mit anderen Worten findet eine Teilkonversion der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs und/oder des dritten Wellenlängenbereichs statt. Das strahlungsemittierende Bauelement sendet in diesem Fall ein Mischlicht aus, das sich aus der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, des zweiten Wellenlängenbereichs und des dritten Wellenlängenbereichs zusammensetzt.
Vorteilhafterweise wird der hier beschriebene, insbesondere Eu²⁺-aktivierte, Leuchtstoff mit einem weiteren Eu²⁺aktivierten Leuchtstoff in dem Konversionselement eingesetzt. Auf diese Weise kann warmweißes Mischlicht erzeugt werden. Insbesondere ist es möglich Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ durch den hier beschriebenen Leuchtstoff zu ersetzen und beispielsweise mit einem rot emittierenden Leuchtstoff, wie beispielsweise (Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu²⁺, zu kombinieren. Durch die Verwendung des gleichen Aktivator-Elements, bevorzugt von Eu²⁺, kann für beide Leuchtstoffe von einem ähnlichen Quenchingverhalten und von einer vergleichbaren Veränderung des Absorptionsverhaltens über eine Zeit ausgegangen werden. Somit wird insbesondere eine unerwünschte Farbortverschiebung oder eine unerwünschte Änderung der Farbtemperatur bei zunehmender Alterung des strahlungsemittierenden Bauelements oder bei einem Einsatz bei unterschiedlichen Betriebsströmen und/oder bei unterschiedlichen Temperaturen des Halbleiterchips deutlich verringert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Leuchtstoffs, des Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtstoffs und des strahlungsemittierenden Bauelements ergeben sich aus den folgenden, in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt einen Ausschnitt einer Kristallstruktur eines Wirtsgitters eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung.
3 zeigt ein Emissionsspektrum eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt Emissionsspektren eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel und einem Vergleichsbeispiel.
5 zeigt schematisch verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7 zeigt ein simuliertes Emissionsspektrum eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
8 zeigt ein simuliertes Emissionsspektrum eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Vergleichsbeispiel.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In 1 ist ein Leuchtstoff 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung gezeigt. Der Leuchtstoff 1 gehorcht vorliegend der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+X:M. Dabei ist EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente, D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der vierwertigen Elemente und E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der dreiwertigen Elemente. M umfasst ein Aktivator-Element und es gilt 0 ≤ x ≤ 18. Insbesondere gehorcht der Leuchtstoff 1 der Summenformel Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺.
Der Leuchtstoff 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 liegt in Form von Partikeln vor. Beispielsweise weisen die Partikel eine Korngröße zwischen einschließlich 0,5 Mikrometer und einschließlich 100 Mikrometer auf.
In 2 ist ein Ausschnitt einer Kristallstruktur eines Wirtsgitters 2 eines Leuchtstoffs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Vorliegend gehorcht das Wirtsgitter 2 des Leuchtstoffs 1 der Summenformel Ba₈Si₁₈N₂₄O₈. In das Wirtsgitter 2 ist das Aktivator-Element Eu²⁺ eingebracht. Die Kristallstruktur des Wirtsgitters 2 des Leuchtstoffs 1 weist vorliegend die monokline Raumgruppe Cm auf. Der Ausschnitt der Kristallstruktur des Wirtsgitters 2 ist aus Blickrichtung der kristallographischen b-Achse gezeigt.
Das Wirtsgitter 2 des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba_gSi₁₈N₂₄O_8:Eu²⁺ weist sieben symmetrisch unterschiedliche Si (N, O) ₄-Tetraeder 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 auf. Die Si (N, O) ₄-Tetraeder 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 bilden einen komplexes, dreidimensional unendlich ausgedehntes Raumnetz aus. Ein Si(N,O)₄-Tetraeder 3 der ersten Art, ein Si(N,O)₄-Tetraeder 4 der zweiten Art, ein Si(N,O)₄-Tetraeder 5 der dritten Art, ein Si(N,O)₄-Tetraeder 6 der vierten Art, ein Si(N,O)₄-Tetraeder 7 der fünften Art und ein Si(N,O)₄-Tetraeder 8 der sechsten Art bilden eine Schicht 10 aus. Ein Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art verknüpft die Schichten 10 zu dem Raumnetz.
Die Schicht 10 ist aus vier symmetrisch unterschiedlichen Ketten von Si(N,O)₄-Tetraedern 3, 4, 5, 6, 7, 8 gebildet, die untereinander verknüpft sind. Eine erste Kette ist aus Si(N,O)₄-Tetraedern 3 der ersten Art aufgebaut. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 3 der ersten Art weisen Eckenverknüpfungen zu weiteren Si(N,O)₄-Tetraedern 3, 4, 5, 7, 8 auf. Eine Ecke des Si(N,O)₄-Tetraeders 3 der ersten Art ist nicht zu einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder verknüpft. Diese Ecke weist ein endständiges Anion auf. Der Si(N,O)₄-Tetraeder 3 der ersten Art ist so ausgerichtet, dass die nicht verknüpfte Ecke, das heißt das endständige Anion in Richtung der kristallographischen c-Achse zeigt.
Eine zweite Kette ist aus Si(N,O)₄-Tetraedern 4 der zweiten Art und Si(N,O)₄-Tetraedern 5 der dritten Art gebildet. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 4 der zweiten Art weisen Eckenverknüpfungen zu weiteren Si(N,O)₄-Tetraedern 3, 5, 6 innerhalb der Schicht 10 auf. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 5 der dritten Art weisen Eckenverknüpfungen zu weiteren Si(N,O)₄-Tetraedern 3, 4, 6 innerhalb der Schicht 10 auf. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 4 der zweiten Art und die Si(N,O)₄-Tetraeder 5 der dritten Art sind alternierend angeordnet. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 4 der zweiten Art weisen eine Ecke auf, die nicht mit einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder innerhalb der Schicht 10 verknüpft ist. Über diese Ecke ist der Si(N,O)₄-Tetraeder 4 der zweiten Art mit einem Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art verbunden. Die mit dem Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art verbundene Ecke des Si(N,O)₄-Tetraeders 4 der zweiten Art weist in Richtung der kristallographischen c-Achse. Eine Ecke des Si(N,O)₄-Tetraeders 5 der dritten Art ist nicht mit einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder innerhalb der Schicht 10 verknüpft. Diese Ecke weist entgegen der Richtung der kristallographischen c-Achse und ist nicht mit einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder verknüpft. Der Si(N,O)₄-Tetraeder 5 der dritten Art weist also ein endständiges Anion auf.
Eine dritte Kette ist aus Si(N,O)₄-Tetraedern 6 der vierten Art gebildet. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 6 der vierten Art weisen Eckenverknüpfungen zu weiteren Si(N,O)₄-Tetraedern 4, 5, 6, 7, 8 auf. Eine Ecke des Si(N,O)₄-Tetraeders 6 der vierten Art ist nicht zu einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder der Schicht 10 verknüpft. Über diese Ecke ist der Si(N,O)₄-Tetraeder 6 der vierten Art mit einem Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art verbunden. Der Si(N,O)₄-Tetraeder 6 der vierten Art ist so ausgerichtet, dass die Ecke, über die der Si(N,O)₄-Tetraeder 6 der vierten Art zum Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art ist, entgegen der kristallographischen c-Achse zeigt.
Eine vierte Kette ist aus Si(N,O)₄-Tetraedern 7 der fünften Art und Si(N,O)₄-Tetraedern 8 der sechsten Art gebildet. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 7 der fünften Art weisen Eckenverknüpfungen zu weiteren Si(N,O)₄-Tetraedern 3, 6, 8 innerhalb der Schicht 10 auf. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 8 der sechsten Art weisen Eckenverknüpfungen zu weiteren Si(N,O)₄-Tetraedern 3, 6, 7 innerhalb der Schicht 10 auf. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 7 der fünften Art und die Si(N,O)₄-Tetraeder 8 der sechsten Art sind alternierend angeordnet. Die Si(N,O)₄-Tetraeder 7 der fünften Art weisen eine Ecke auf, die nicht mit einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder innerhalb der Schicht 10 verknüpft ist. Über diese Ecke ist der Si(N,O)₄-Tetraeder 7 der fünften Art mit einem Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art verbunden. Die mit dem Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art verbundene Ecke des Si(N,O)₄-Tetraeders 7 der fünften Art weist in Richtung der kristallographischen c-Achse. Eine Ecke des Si(N,O)₄-Tetraeders 8 der sechsten Art ist nicht mit einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder innerhalb der Schicht 10 verknüpft. Diese Ecke weist entgegen die Richtung der kristallographischen c-Achse und ist nicht mit einem weiteren Si(N,O)₄-Tetraeder verknüpft. Der Si(N,O)₄-Tetraeder 8 der sechsten Art weist also ein endständiges Anion auf.
Innerhalb der Schicht 10 sind die erste Kette, die zweite Kette, die dritte Kette und die vierte Kette in dieser Reihenfolge nebeneinander angeordnet. Die Schichten 10 sind über die Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art verbunden. Ein Si(N,O)₄-Tetraeder 9 der siebten Art weist Eckenverknüpfungen zu zwei Si(N,O)₄-Tetraedern 6 der vierten Art, einem Si (N,O)₄-Tetraeder 4 der zweiten Art und einem Si(N,O)₄-Tetraeder 7 der fünften Art auf.
Die Si (N,O)₄-Tetraeder 3, 5, 8 der ersten Art, der dritten Art und der sechsten Art weisen ein endständiges Anion auf. Insbesondere handelt es sich bei dem endständigen Anion um ein O-Atom. Durch Verknüpfung der Schichten 10 mit den Si (N,O)₄-Tetraedern 9 der siebten Art bilden sich Hohlräume aus. Die endständigen Anionen weisen in die Hohlräume hinein. die Ba-Atome 11 sind in den Hohlräumen angeordnet. Die Ba-Atome 11 werden durch die endständigen Anionen der Si(N,O)₄-Tetraeder 3, 5, 8 der ersten Art, der dritten Art und der sechsten Art koordiniert. Anstelle der Ba-Atome 11 kann sich an einer Lage des Ba-Atoms 11 ein Eu²⁺, mit anderen Worten das Aktivator-Element, befinden. Das Aktivator-Element besetzt also die gleichen Positionen wie das Ba-Atom 11. Insgesamt weist das Wirtsgitter 2 des Leuchtstoffs 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vier symmetrisch unterschiedliche Positionen für das Ba-Atom 11 auf. Mit anderen Worten sind die Ba-Atome 11 über vier kristallographische Lagen verteilt.

Allgemeine kristallographische Daten des Leuchtstoffs 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit der Summenformel Ba_gSi₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1: Kristallographische Daten von Ba_sSi₁₈N₂₄O_8:Eu²⁺.

Summenformel		Ba ₈ Si ₁₈ N ₂₄ O ₈ : Eu ²⁺
Formelmasse / g mol^-1		2068,56
Z		1
Kristallsystem		monoklin
Raumgruppe		Cm
Gitterparameter
a	1852, 8 (3) pm	α	90°
b	580,03(10) pm	β	90,077(7)
c	703,37(11) pm	γ	90°
Volumen V		0,7559 (2) nm³
Kristallographische Dichte ρ / g cm^-3		4,544
T /K		296(2)
Diffraktometer		BRUKER D8 Quest
Strahlung		Cu K_α (154,178 nm)
Messbereich		4,7736 ≤ θ ≤ 6822,43
Gemessene / unabhängige Reflexe		2163/1206
Gemessener reziproker Raum		-21 ≤ h ≤ 22;
		-6 ≤ k ≤ 6;
		-8 ≤ l ≤ 8
R _all/wR _ref		6,53%/ 16,8%
GoF		1,082

Kristallographische Lageparameter des Leuchtstoffs 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit der Summenformel Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ sind in der Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2: Kristallographische Lageparameter von Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺.

Name	Atomtyp	Wyckoff-Lage	x	y	z	Besetzung	U _iso
Ba01	Ba	2a	0,4482(2)	0,5	0,6482(6)	1
Ba02	Ba	2a	0,5274(2)	0	0,4033(5)	1
Ba03	Ba	2a	0,3120(2)	0	0,6317(5)	1
Ba04	Ba	2a	0,7334 (3)	1	0,3798 (5)	1
Si05	Si	2a	0,4938(11)	0	0,930(3)	1	0,023(4)
Si06	Si	4b	0,6329(10)	0,7493(13)	0,8302(13)	1	0,0209(17)
Si07	Si	2a	0,7439(10)	0,5	0,079(2)	1	0,019(3)
Si08	Si	2a	0,6357(14)	0,5	0,449(2)	1	0,028(3)
Si09	Si	2a	0,2705(10)	0,5	0,907(2)	1	0,019(4)
SiOA	Si	4b	0,3837(9)	0,250(3)	0,1541(14)	1	0,0202(16)
SiOB	Si	2a	0,5271(9)	0,5	0,101(2)	1	0,019(3)
N00C	N	2a	0,713(2)	0,5	0,310(6)	1	0,013(10)
N00D	N	2a	0,561(3)	0,5	0,343(7)	1	0,013(9)
N00E	O	2a	0,307(3)	0,5	0,684(7)	1	0,03(1)
N00F	O	4b	0,3912(16)	0,244(5)	0,385(4)	1	0,023(5)
N00G	O	2a	0,456(3)	0	0,721(7)	1	0,028(10)
N00H	N	4b	0,6419(19)	0,736(5)	0,584(5)	1	0,023(7)
N00I	N	4b	0,221(2)	0,249(5)	0,938(5)	1	0,023(7)
N00J	N	4b	0,4714(19)	0,246(5)	0,066(5)	1	0,020(6)
NOOK	N	2a	0,340(2)	0,5	0,082(6)	1	0,015(8)
NOOL	N	2a	0,588(3)	1	0,906(9)	1	0,033(12)
NOOM	N	2a	0,338(3)	0	0,082(9)	1	0,035(13)
NOON	N	2a	0,588(2)	0,5	0,919(8)	1	0,024(10)

3 zeigt ein Emissionsspektrum E1 eines Leuchtstoffs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Leuchtstoff 1 gehorcht vorliegend der Summenformel Ba_gSi₁₈N₂₄O_8:Eu²⁺. Das Emissionsspektrum E1 ist in einem Bereich von 380 Nanometer bis 800 Nanometer dargestellt. Das Emissionsspektrum E1 wurde nach Anregung des Leuchtstoffs 1 mit einer Wellenlänge von 448 Nanometer gemessen. Das Emissionsspektrum E1 weist einen Emissionspeak mit einem Emissionsmaximum λ_max bei ungefähr 570 Nanometer auf. Eine Halbwertsbreite (FWHM) des Emissionspeaks liegt bei etwa 133 Nanometer. Eine Dominanzwellenlänge λ_dom des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ liegt bei etwa 574 Nanometer. Der Leuchtstoff 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel emittiert bei Anregung mit elektromagnetischer Strahlung aus dem blauen Wellenlängenbereich in elektromagnetische Strahlung aus dem gelborangen Wellenlängenbereich.
In 4 sind Emissionsspektren E1 und E-VB von Leuchtstoffen 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel und einem Vergleichsbeispiel dargestellt. Der Leuchtstoff 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel gehorcht vorliegend der Summenformel Ba₈Si₁₈N₂₄O_8:Eu²⁺. Der Leuchtstoff 1 gemäß dem Vergleichsbeispiel weist die Summenformel Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ auf. Die Emissionsspektren E1 (durchgezogene Linie) und E-VB (gestrichelte Linie) sind in einem Bereich von 450 Nanometer bis 800 Nanometer dargestellt. Im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel weist der Leuchtstoff 1 mit der Summenformel Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ einen Emissionspeak mit einem Emissionsmaximum bei einer größeren Wellenlänge auf. Weiterhin ist eine Halbwertsbreite des Emissionspeak des Leuchtstoff 1 mit der Summenformel Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ größer als die Halbwertsbreite des Emissionspeaks des Vergleichsbeispiels.
Die spektralen Daten des Ausführungsbeispiels des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ und des Vergleichsbeispiels mit der Summenformel Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ sind in der Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3: Vergleich der spektralen Daten von Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ und Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺.

Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺

Emissionsmaximum λ_max 570 nm 563 nm

Dominanzwellenlänge λ_dom 574 nm 573 nm

FWHM 133 nm 117 nm
Im Zusammenhang mit der 5 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Leuchtstoff 1 gehorcht der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+X:M. In einem ersten Verfahrensschritt S1 werden Edukte bereitgestellt. Die Edukte sind ausgewählt aus einer Gruppe, die durch die Oxide und Nitride von EA, D, E und M gebildet ist.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden die Edukte in einem Handmörser, einer Mörsermühle, einer Kugelmühle oder einem Mehrachsmischer vermengt. Anschließend wird das so erhaltene Eduktgemenge in einen Tiegel überführt. Beispielsweise besteht der Artikel aus Wolfram oder Korund und ist insbesondere mit einer Molybdän-Folie ausgekleidet.
In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird das Eduktgemenge unter einer Atmosphäre von N₂, N₂/H₂ (95/5%) oder NH₃ erhitzt. Das Erhitzen erfolgt bei einer Temperatur von maximal 1900 °C und bei einem Druck von maximal 100 bar für 4 Stunden. Nach dem Erhitzen wird das erhaltene Produkt abgekühlt und vermahlen. Ein Vermahlen erfolgt beispielsweise in einem Handmörser, einer Mörsermühle oder einer Kugelmühle. Insbesondere wird bei dem hier beschriebenen Verfahren ein Gemenge von unterschiedlichen Phasen die den gewünschten Leuchtstoff 1 enthalten gebildet.
Synthese von Ba₈Si_18-xAl_xN_24-xO_8+x:Eu²⁺
Die Edukte Eu₂O₃, BaN_y mit 0,5 ≤ y ≤ 1,2, Si₃N₄ und AlN werden miteinander vermengt und in einen Wolfram-Tiegel überführt. Das Eduktgemenge wird anschließend unter einer Atmosphäre von N₂ oder N₂/H₂ (95/5%) bei einem Druck von 10 bar und einer Temperatur von 1650 °C für 4 Stunden erhitzt. Nach erfolgter Reaktion wird das erhaltene Produkt abgekühlt und vermahlen.

Auf diese Weise wird ein Leuchtstoff 1 mit der Summenformel Ba₈Si_18-xAl_xN_24-xO_8+x:Eu²⁺ erhalten. Der Leuchtstoff 1 weist eine Emission im gelborangen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums bei Anregung mit blauem Licht auf. Zur Synthese des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba₈Si_18-xAl_xN_24-xO_8+x:Eu²⁺ wurden Edukte mit den in der Tabelle 4 gezeigten Einwaagen bereitgestellt. Sowohl mit AlN (Ausführungsbeispiele 2 und 3) als auch ohne AlN (Ausführungsbeispiel 1) als Edukt wurde ein Leuchtstoff 1 mit einer gelborangen Emission erhalten. Bei der Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des Leuchtstoffs 1 mit den Einwaagen gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 wurde der Leuchtstoff 1 mit der Summenformel Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ erhalten. Tabelle 4: Einwaagen der Edukte zur Synthese von EA₈Si_18-xAl_xN_24-xO_8+x:M mit EA gleich Ba und M gleich Eu²⁺.

Edukte	Eu₂O₃	BaN	Si₃N₄	AlN
Ausführungsbeispiel 1	0,02 g	1,6373 g	0,3427 g	-
Ausführungsbeispiel 2	0,02 g	1,3641 g	0,4282 g	0,1877 g
Ausführungsbeispiel 3	0,02 g	1,6640 g	0,0871 g	0,2289 g

6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das strahlungsemittierende Bauelement 12 weist einen Halbleiterchip 13 auf. Über dem Halbleiterchip 13 ist ein Konversionselement 14 angeordnet. Insbesondere ist das Konversionselement 14 an einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 13 angeordnet. Der Halbleiterchip 13 umfasst ein Substrat 16, auf das eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 15 aufgewachsen ist. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 15 weist einen aktiven Bereich 17 auf, der im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 12 elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs erzeugt und aussendet. Bei der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs handelt es sich beispielsweise um elektromagnetische Strahlung aus dem blauen Wellenlängenbereich. Die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs wird durch die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 13 emittiert.
Das Konversionselement 14 weist einen Leuchtstoff 1 auf. Insbesondere wird der Leuchtstoff 1 mit der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+x:M, beispielsweise Ba₈Si₁₈N₂₄O_8:Eu²⁺, in dem Konversionselement 14 eingesetzt. Der Leuchtstoff 1 konvertiert die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs. Der zweite Wellenlängenbereich ist zumindest teilweiseverschieden von dem ersten Wellenlängenbereich. Beispielsweise handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs um gelborange elektromagnetische Strahlung.
Das Konversionselement 14 umfasst einen weiteren Leuchtstoff 18. Der weitere Leuchtstoff 18 konvertiert elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs. Die elektromagnetische Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs ist insbesondere zumindest teilweise verschieden von dem ersten Wellenlängenbereich und/oder dem zweiten Wellenlängenbereich. Beispielsweise handelt es sich bei dem weiteren Leuchtstoff 18 um einen Eu²⁺-aktivierten Leuchtstoff, wie (Ca, Sr,Ba) ₂Si₅N₈: Eu²⁺.
Das strahlungsemittierende Bauelement 12 sendet ein Mischlicht aus, das sich aus der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, des zweiten Wellenlängenbereichs und des dritten Wellenlängenbereichs zusammensetzt. Insbesondere emittiert das strahlungsemittierende Bauelement 12 weißes, insbesondere warmweißes Mischlicht.
Das Konversionselement 14 kann auch nur einen Leuchtstoff 1 mit der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+x:M, beispielsweise Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ aufweisen. 7 zeigt ein simuliertes Emissionsspektrum W1 eines strahlungsemittierenden Bauelements 12 mit dem Leuchtstoff 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit der Summenformel Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ in dem Konversionselement 14. Neben dem Leuchtstoff 1 ist kein weiterer Leuchtstoff in dem Konversionselement 14 eingesetzt. Das Emissionsspektrum W1 weist eine Farbtemperatur (CCT) von etwa 4061 K und einen Farbwiedergabeindex (CRI) von 69 auf.
Im Gegensatz dazu zeigt 8 ein simuliertes Emissionsspektrum W-VB eines strahlungsemittierenden Bauelements 12 mit einem Leuchtstoff 1 gemäß dem Vergleichsbeispiel mit der Summenformel Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺. Auch hier wird nur der Leuchtstoff 1 in dem Konversionselement 14 eingesetzt. Das Emissionsspektrum W-VB zeigt eine Farbtemperatur von etwa 4370 K und einen Farbwiedergabeindex von 63.
Das strahlungsemittierende Bauelement 12 mit dem Leuchtstoff 1, der der Summenformel Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ gehorcht, weist also ein simuliertes Emissionsspektrum W1 auf, das einen im Vergleich zu dem simulierten Emissionsspektrum W-VB mit dem Vergleichsbeispiel als Leuchtstoff 1 höheren Farbwiedergabeindex bei gleichzeitig niedrigerer Farbtemperatur zeigt. Die Farbtemperatur und der Farbwiedergabeindex der simulierten Emissionsspektren W1 und W-VB sind in der Tabelle 5 zusammengefasst. Tabelle 5: Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex der simulierten Emissionsspektren W1 und W-VB mit den jeweiligen eingesetzten Leuchtstoffen 1.

Ba₈Si₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺ Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺

CCT 4061 K 4370 K

CRI 69 63
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind.
Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Leuchtstoff
2: Wirtsgitter
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9: Si(N,O)₄-Tetraeder
10: Schicht
11: Barium-Atom
12: strahlungsemittierendes Bauelement
13: Halbleiterchip
14: Konversionselement
15: Halbleiterschichtenfolge
16: Substrat
17: aktiver Bereich
18: weiterer Leuchtstoff
E1: Emissionsspektrum von Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺
E-VB: Emissionsspektrum von Y₃Al₅O₁₂: Ce³⁺
S1: erster Verfahrensschritt
S2: zweiter Verfahrensschritt
S3: dritter Verfahrensschritt
W1: simuliertes Emissionsspektrum mit Ba₈S₁₈N₂₄O₈:Eu²⁺
W-VB: simuliertes Emissionsspektrum mit Y₃Al₅O₁₂: Ce³⁺

Claims

Leuchtstoff (1), der der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+x:M gehorcht, wobei - EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist, - D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der vierwertigen Elemente ist, - E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der dreiwertigen Elemente ist, - M ein Aktivator-Element umfasst, und - 0 ≤ x ≤ 18.
Leuchtstoff (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Mg, Ca, Sr, Ba, - D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Si, Ge, - E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: B, Al, Ga.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei M ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Seltenerdelemente, Cr, Ni, Mn.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) der allgemeinen Summenformel EA₄Si_18-xAl_xN_24-xO_8+x:M gehorcht, wobei EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Mg, Ca, Sr, Ba.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei M einen molaren Anteil von einschließlich 0,01% bis einschließlich 10% bezogen auf das Element EA aufweist.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) ein Wirtsgitter (2) mit einer monoklinen Raumgruppe aufweist.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) ein Wirtsgitter (2) aufweist, das eckenverknüpfte (D,E) (N,O)₄-Tetraeder (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) aufweist.
Leuchtstoff (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die (D,E) (N,O)₄-Tetraeder (3, 4, 5, 6, 7, 8) Schichten (10) ausbilden, die durch weitere (D,E) (N,O)₄-Tetraeder (9) verknüpft sind.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) einen Absorptionsbereich im ultravioletten bis blauen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums aufweist.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von dem Leuchtstoff (1) ausgesandte elektromagnetische Strahlung ein Emissionsspektrum mit zumindest einem Emissionspeak aufweist, wobei der Emissionspeak ein Emissionsmaximum im gelborangen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums aufweist.
Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von dem Leuchtstoff (1) ausgesandte elektromagnetische Strahlung eine Dominanzwellenlänge im Bereich von einschließlich 550 Nanometer bis einschließlich 600 Nanometer aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1), der der allgemeinen Summenformel EA₄D_18-xE_xN_24-xO_8+x:M gehorcht, wobei - EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist, - D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der vierwertigen Elemente ist, - E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der dreiwertigen Elemente ist, - M ein Aktivator-Element umfasst, und - 0 ≤ x ≤ 18, umfassend die Schritte: - Bereitstellen von Edukten, - Vermengen der Edukte zu einem Eduktgemenge, und - Erhitzen des Eduktgemenges.
Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Edukte ausgewählt sind aus der folgenden Gruppe: Oxide, Nitride, Fluoride, Oxalate, Citrate, Carbonate, Amine und Imide von EA, D, E und M.
Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Eduktgemenge unter einer Atmosphäre von N₂, N₂/H₂ (95/5%) und/oder NH₃ erhitzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Eduktgemenge bei einem Druck von maximal 100 bar erhitzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Eduktgemenge auf eine Temperatur von maximal 1900 °C erhitzt wird.
Strahlungsemittierendes Bauelement (12) mit: - einem Halbleiterchip (13), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet, und - einem Konversionselement (14) mit einem Leuchtstoff (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs konvertiert, der zumindest teilweise von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist.
Strahlungsemittierendes Bauelement (12) nach Anspruch 17, bei dem das Konversionselement (14) zumindest einen weiteren Leuchtstoff (18) umfasst, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs konvertiert, der zumindest teilweise von dem ersten und zweiten Wellenlängenbereich verschieden ist.