DE1592884B2 - Lumineszierende materialien auf basis von oxyden der seltenen erden - Google Patents

Lumineszierende materialien auf basis von oxyden der seltenen erden

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DE1592884B2
DE1592884B2 DE19671592884 DE1592884A DE1592884B2 DE 1592884 B2 DE1592884 B2 DE 1592884B2 DE 19671592884 DE19671592884 DE 19671592884 DE 1592884 A DE1592884 A DE 1592884A DE 1592884 B2 DE1592884 B2 DE 1592884B2
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rare earth
oxyde
luminescent materials
materials based
oxides
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Ranajit Kumar Cleveland Ohio Datta (V.StA.)
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7784—Chalcogenides
    • C09K11/7787—Oxides

Description

1 2
Die vorliegende Erfindung betrifft Ium ineszierende Gd), die als Matrix dienen, und Wismutoxyd oder eine Materialien, die gemäß dem jeweils verwendeten Mischung aus Oxyden der seltenen Erden, Wismut-Aktivator eine sichtbare Strahlung unterschiedlicher oxyd und Europiumoxyd stark erhitzt. Andererseits Farbe erzeugen. Die Erfindung betrifft insbesondere können als Ausgangsmischung an Stelle der Oxyde Oxyde seltener Erden, die in bestimmter Zusammen- 5 auch Verbindungen verwendet werden, aus denen setzung Licht erzeugen. beim Erhitzen Oxyde entstehen, beispielsweise Oxa-
Wie allgemein bekannt ist, bestehen lumineszierende late, Karbonate und Nitrate.
Materialien oder Leuchtstoffe für gewöhnlich aus Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden neu-
einem Grundmaterial (Matrix), in dem in geringer artige fluoreszierende Zusammensetzungen von Stoffen
Konzentration ein weiterer Stoff in Ionenform einge- io entwickelt, die geeignet sind, Kathodenstrahlen,
schlossen ist. Diese Leuchtstoffe werden entweder in Röntgenstrahlen und ultraviolette Strahlen in sichtbare
Form vieler kleiner Kristalle zur Erzeugung von Licht Strahlung umzuwandeln. Die Gitterstrukturen der
in Lampen oder Kathodenstrahlröhren oder aber als Grundzusammensetzungen sind kubisch oder hexa-
relativ große Einkristalle für Laser verwendet. gonal, gemäß der jeweiligen Zusammensetzung, und
In letzter Zeit wurden zahlreiche Leuchtstoffsysteme 15 bestehen aus Oxyden des Yttrium und/oder Gadoli-
angeführt, in denen Oxyde seltener Erden entweder nium, in denen begrenzte Mengen der Ionen der
die Hauptmatrix oder einen wesentlichen Bestandteil seltenen Erden durch Wismut (Bi+3) oder Wismut und
der Matrix darstellen. In verschiedenen Veröffent- Europium im Valenzzustand +3 substituiert sind. Die
lichungen wurde (LnEu)2O3, wobei Ln für Lanthan, Zusammensetzungen haben die allgemeine empirische
Yttrium und Gadolinium steht, als zweckmäßiges 20 Formel:
lumineszierendes Material angeführt, das insbesondere (Ln1-X^yBixEUy)2O3
als roter Leuchtstoff im Farbfernsehen verwendet ζ~\ wird. Der Anteil an Europium oxyd (Wertigkeit +3), wobei Ln mindestens eines der Elemente Yttrium ^ der zu Yttriumoxyd addiert wird, beträgt normaler- und/oder Gadolinium ist. Wenn die Matrix im wesentweise etwa 3 bis 8 Molprozent, wobei besonders gute 25 liehen aus Y2O3, Gd2O3 oder (Y, Gd)2O3 besteht, Ergebnisse bei einer Konzentration von etwa 4 bis herrscht kubische Gitterstruktur. Verschiedene Kom-5 Molprozent erreicht wurden. Dieser Leuchtstoff binationen dieser Oxyde können zur Bildung der emittiert ein schmalbandiges Spektrum im Bereich Matrix verwendet werden. Die Indizes in der obigen von 5900 bis 7100 Ä, wobei ein sehr starkes Maximum Formel bezeichnen die relative Anzahl an Grammbei etwa 6100 Ä auftritt. Diese Emission ist sehr 30 Atomen der angegebenen Elemente, die vorhanden typisch für Leuchtstoffe, die mit Eu+3 aktiviert sind, sind, und sind somit außerdem proportional zur und wird deshalb oft als Eu+3-Emission bezeichnet. relativen Anzahl der Atome jedes in der Zusammen-Obwohl dieser Leuchtstoff bei Anregen durch Katho- setzung vorhandenen Elements. Die Konzentrationen denstrahlen oder kurzwelliges ultraviolettes Licht sehr von Eu+3 und Bi+3 können von etwa 1 bis 8 Molprowirkungsvoll ist, spricht er auf langwellige ultraviolette 35 zent und 25 ppm (Mol) bis 5 Molprozent der zugehöri-Strahlung (beispielsweise auf Strahlung von 3650 Ä) gen Leuchtstoffe variieren. Dieser Aussage entspricht nur sehr schwach an. Nach ähnlichen Materialien mit die Schreibweise χ = 0,0000025 bis 0,05 und y — 0,01 verbesserten Lumineszenzeigenschaften, wie Hellig- bis 0,08. y hat einen optimalen Wert im Bereich von keit und Dauerhaftigkeit, wird jedoch laufend ge- 0,03 bis 0,06, und die Konzentration von Bi+3 kann forscht. 40 zwischen etwa 25 ppm (Mol) bis zu 1 Molprozent des
Die Erfindung betrifft ein lumineszierendes Material, Leuchtstoffes variieren (x = 0,000025 bis 0,01).
das gekennzeichnet ist durch folgende Zusammen- Die Figur zeigt die Farbempfindlichkeit von
setzung: Yttriumoxyd, das mit Wismut aktiviert ist, und den
(Ln1-I-^BIsEuJz)2O3 Einfluß, den in das Gitter von Y2O3: Eu eingebautes
45 Wismut auf die Eu+3 Emission des Y2O3: Eu ausübt,
wobei Ln Yttrium und/oder Gadolinium ist, χ im das durch eine Strahlung von 3650 A angeregt wurde,
Bereich von 0,000025 bis 0,05 und y im Bereich von und insbesondere die Erhöhung der maximalen
0,01 bis 0,08 liegt. ' Emissionsspitze bei 6100 Ä.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen lumineszieren- Die Tabelle zeigt den günstigen Einfluß auf die
den Materialien werden in der nun folgenden Be- 50 Helligkeit bei Anregung durch Kathodenstrahlen und
Schreibung und bevorzugte Ausführungsformen in den eine Strahlung von 3650 Ä, die durch Zusatz von
Beispielen an Hand der Zeichnung erläutert. Bi+3 zu Ln2O3: Eu (Ln = Y und/oder Gd) erreicht
Die Figur ist ein Intensitätsdiagramm als Funktion wurde.
der spektralen Verteilung bei lumineszierenden Ma- B e i s ρ i e 1 I
terialien der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu 55 fV ΓΑ η· -, η
einem der früheren Materialien. I*.495 ^d-495 Bi-01J2U3
Kurz gesagt besteht der Grundgedanke der vor- 3,618 g Gd2O3, 2,225 g Y2O3 und 0,093 g Bi2O3
liegenden Erfindung darin, Wismut in kleinen Mengen wurden in verdünnter HNO3 gelöst. Etwa 70 ml einer
zuzusetzen, wodurch die Lumineszenzeigenschaften lmolaren Oxalsäurelösung wurde der Nitratlösung
von Leuchtstoffen der Zusammensetzung Ln2O3: Eu 60 hinzugefügt. Der Niederschlag wurde von der Mutter-
(Ln = Y, Gd oder Kombinationen derselben) ver- flüssigkeit getrennt, getrocknet und 60 bis 90 Minuten
bessert werden. Die Konzentration von Bi+3 wird im lang bei 700 bis 9000C erhitzt. Das Endprodukt war
Bereich zwischen etwa 25 Mol pro 106 Mol Leucht- ein weißes Pulver der Zusammensetzung
stoff, im folgenden als ppm (parts per million), bezogen (V r H r; \ η
auf Mol, bezeichnet, und etwa 7 Molprozent gehalten. 65 <■ ·«»^.««'".oiM's
Zur Herstellung der lumineszierenden Materialien Angeregt mit 3650 Ä emittiert diese Substanz in
nach der vorliegenden Erfindung wird eine Mischung einem breiten Spektral bereich zwischen 4500 und
aus Oxyden der seltenen Erden (Oxyde von Y und/oder 6500 Ä mit einem Maximum bei etwa 5000 Ä.
Beispiel II
(Y.945EU 05Bii005)2O3
Um den Zusatz von Eu im gleichen Arbeitsgang zu illustrieren, wurden 4,268 g Y2O3, 0,352 g Eu2O3 und 0,0466 g Bi2O3 in verdünnter HNO3 gelöst. 70 ml einer lmolaren Oxalsäurelösung wurden der Nitratlösung hinzugefügt. Der Niederschlag wurde von der Mutterflüssigkeit getrennt, getrocknet und 60 bis 90 Minuten lang bei 700 bis 1100°C erhitzt, wodurch
(Y945Eu05Bi,,
15)203
entstand. Dieser Leuchtstoff emittiert nach Anregen mit Kathodenstrahlen und ultravioletten Strahlen (kurzwellige und langwellige Strahlen) vorherrschend ein Linienspektrum, im Gegensatz zu einem kontinuierliehen oder Bandenspektrum, wie es von (YBi)2O3 emittiert wird. Die Hauptemissionslinien sind etwa folgende, gemessen in Ä: 5925, 6100 (Maximum) und 6300.
Die folgende Tabelle zeigt den günstigen Einfluß auf die Helligkeit bei Anregung durch Kathodenstrahlen und eine Strahlung von 3650 Ä, die durch Zusatz von Bi+3 zu Ln2O3: Eu (Ln = La, Y, Gd) erreicht wurde.
Plattenhelligkeit von Leuchtstoffen der Zusammensetzung Ln2O3:Eu:Bi (Ln = Y und/oder Gd)
Zusammensetzung Relative
Anregung
bei 3650 A		 Helligkeit
Anregung
mit Kathodenstrahlen
(Y95Eu.05)2O3 5,0 97,4
(Y. 949 Eu, 05 Bi1001)2O3 17,0 98,4
(Y.948Eu 05Bi002)2O3 27,0 103,4
(Y.85Eu05)2O3:Bi(50ppm) 98,0
(Y97Eu-03)A ~o
[Y.969EU 03Bl001)OO3 28,7
(Y. 96 7 Eu- 03 Bi1003)2^3 50,0
(Gd. 95 Eu1Os)2O3 4,5 99,0
(Gdi948Eui05Bii002)2O3 37,6 104,1

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Lumineszierendes Material, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
wobei Ln Yttrium und/oder Gadolinium ist, x im Bereich von 0,000025 bis 0,05 und y im
Bereich von 0,01 bis 0,08 liegt.
2. Lumineszierendes Material nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß y im Bereich zwischen 0,03 und 0,06 liegt.
3. Lumineszierendes Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß χ im Bereich zwischen 0,000025 und 0,01 liegt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19671592884 1966-10-31 1967-10-18 Lumineszierende materialien auf basis von oxyden der seltenen erden Pending DE1592884B2 (de)

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DE1592884A1 DE1592884A1 (de) 1970-07-30
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GB1185906A (en) 1970-03-25
DE1592884A1 (de) 1970-07-30
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