JP2006328234A - Manufacturing process of phosphor - Google Patents

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貴之 湯浅
Masafumi Harada
雅史 原田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing process by which a group III nitride phosphor having a high light emission efficiency and an excellent reliability is manufactured by controlling the composition and size of the phosphor particle with a simple manufacturing process. <P>SOLUTION: The manufacturing process relates to a group III nitride phosphor having a double layered structure in which a phosphorescent core is covered by a shell. The process includes a step to manufacture the precursor for the core covered by a surfactant, a step to mix the core precursor with the shell precursor in a solution and a step to grow the shell over the core by heating the mixture of the core precursor and the shell precursor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛍光性のコアをシェルで被覆した2層構造の蛍光体の製造方法に関し、特に合成手順が簡便であり、合成収率が高く、発光強度、蛍光の発光効率を向上させた2層構造のIII族窒化物蛍光体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a phosphor having a two-layer structure in which a fluorescent core is covered with a shell. In particular, the synthesis procedure is simple, the synthesis yield is high, the emission intensity, and the fluorescence emission efficiency are improved. The present invention relates to a method for producing a layered group III nitride phosphor.

半導体結晶を励起子ボーア半径程度に小さくすると、量子サイズ効果、例えばバンドギャップエネルギーの増大、遷移確立の増大、非線型光学係数の増大およびホールバーニングなどを示すことが知られている。しかし、このような量子サイズ効果が現れる半導体結晶の表面はタングリングボンド(未結合手)が支配的であるため、半導体結晶をそのバンドギャップ(バンド間のエネルギーギャップをいう、以下同じ)より大きなバンドギャップを有する材料で覆うことにより、半導体結晶表面の欠陥をキャッピングする技術が提案されている(非特許文献1)。ここで上記非特許文献1には、半導体コアとしてInAsを用い、半導体シェルとしてGaAs、InP、CdSeを用いたものが提案されている。また、ワイドギャップの半導体として窒化物系半導体の微粒子合成の試みがなされている(特許文献1)。
特開2002−220213号公報 Yun Wei Cao and Uri Banin著(Journal of American Chemical Society 2000,122,9692)American Chemical Society出版
It is known that reducing the semiconductor crystal to about the exciton Bohr radius exhibits quantum size effects such as increased bandgap energy, increased transition establishment, increased nonlinear optical coefficient and hole burning. However, since the surface of a semiconductor crystal in which such a quantum size effect appears is predominantly a tangling bond (unbonded hand), the semiconductor crystal is larger than its band gap (referred to below as the energy gap between bands). A technique for capping defects on the surface of a semiconductor crystal by covering with a material having a band gap has been proposed (Non-Patent Document 1). Here, Non-Patent Document 1 proposes using InAs as the semiconductor core and GaAs, InP, or CdSe as the semiconductor shell. In addition, attempts have been made to synthesize nitride semiconductor fine particles as a wide gap semiconductor (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-220213 Yun Wei Cao and Uri Banin (Journal of American Chemical Society 2000, 122, 9692) American Chemical Society Publishing

非特許文献1に記載されている種々のシェルで被覆されているInAsコアは、主に近赤外領域での発光波長を有する。したがって、例えば励起光源として窒化ガリウム系半導体の発光素子により励起されて赤色、緑色、青色の蛍光を示し、これらを混色して白色発光を得ることはできない。つまり、前記コア/シェル半導体粒子は蛍光体として利用することができない。また、非特許文献1に記載されているコア/シェル半導体粒子の製造方法は一旦コアを製造し、次にコア表面上にシェルを製造する2段階の製造方法を採っている。一方、特許文献1に記載の窒化物系半導体の微粒子は、表面修飾されておらず、微粒子の粒子径の制御方法は、反応温度と反応時間にのみ依存している。   The InAs core covered with various shells described in Non-Patent Document 1 has an emission wavelength mainly in the near infrared region. Therefore, for example, it is excited by a gallium nitride-based semiconductor light-emitting element as an excitation light source and exhibits red, green, and blue fluorescence, and these cannot be mixed to obtain white light emission. That is, the core / shell semiconductor particles cannot be used as a phosphor. Further, the method for producing core / shell semiconductor particles described in Non-Patent Document 1 employs a two-stage production method in which a core is once produced and then a shell is produced on the core surface. On the other hand, the nitride semiconductor fine particles described in Patent Document 1 are not surface-modified, and the method for controlling the particle size of the fine particles depends only on the reaction temperature and the reaction time.

本発明は、上記状況に鑑み、簡便な製造方法で発光効率(発光の際の内部量子効率をいう、以下同じ)が高く信頼性に優れたIII族窒化物蛍光体の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides a method for producing a group III nitride phosphor that has high emission efficiency (referred to as internal quantum efficiency during light emission, hereinafter the same) and high reliability with a simple production method. With the goal.

本発明は、蛍光性のコアをシェルで被覆した2層構造の蛍光体の製造方法であって、界面活性剤で包摂された前記コアの前駆体の製造工程と、前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体を溶液中で混合する工程と、前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱し前記コア上にシェルを成長させる工程を含むことを特徴とする前記2層構造の蛍光体の製造方法に関する。ここで前記コアの前駆体および前記シェルの前駆体が、分子中にIII族元素と窒素との結合を有する化合物であることが望ましい。また前記コアの前駆体および/または前記シェルの前駆体は、三塩化インジウムとリチウムジメチルアミドから合成されるインジウム化合物であることが望ましい。   The present invention is a method for producing a phosphor having a two-layer structure in which a fluorescent core is covered with a shell, the production process of the precursor of the core encapsulated with a surfactant, the precursor of the core, and the Mixing the precursor of the shell in solution; and heating the mixture of the precursor of the core and the precursor of the shell to grow a shell on the core. The present invention relates to a method for manufacturing a phosphor. Here, it is desirable that the core precursor and the shell precursor are compounds having a bond of a group III element and nitrogen in the molecule. The core precursor and / or the shell precursor is preferably an indium compound synthesized from indium trichloride and lithium dimethylamide.

また本発明の蛍光体の製造方法において、前記コアの前駆体が、分子中にIII族元素と窒素との結合を有する化合物であり、かつ、前記シェルの前駆体が酸化物であることが望ましい。ここでIII族元素は、好適にはインジウムおよび/またはガリウムである。また、本発明の製造方法において前記コアは、好適には励起子ボーア半径の2倍以下の微粒子に調整される。   In the method for producing a phosphor of the present invention, it is desirable that the core precursor is a compound having a bond of a group III element and nitrogen in the molecule, and the shell precursor is an oxide. . Here, the group III element is preferably indium and / or gallium. Further, in the production method of the present invention, the core is preferably adjusted to fine particles having an exciton Bohr radius of 2 times or less.

更に、本発明の蛍光体の製造方法において、前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱する温度が、180〜500℃であり、前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱する時間が、6〜72時間であることが好ましい。   Furthermore, in the phosphor manufacturing method of the present invention, the temperature of heating the mixture of the core precursor and the shell precursor is 180 to 500 ° C., and the core precursor and the shell precursor are heated. The time for heating the mixture is preferably 6 to 72 hours.

本発明の蛍光体の製造方法によれば溶液中で加熱する1段階の製造操作による液相合成で、蛍光体粒子の高収率、大量合成が可能である。そして界面活性剤の作り出すミセル場の大きさを調整することによってコアの粒子径が制御可能である。コアの前駆体とシェルの前駆体とは界面活性剤で分離されているため、それぞれの前駆体の混合比を制御することにより、400〜410nmの励起光で、シェルによる励起光の吸収が可能となり、シェルからコアへのエネルギー遷移とコアでの発光により、発光効率の高いIII族窒化物蛍光体を合成できる。   According to the phosphor production method of the present invention, phosphor particles can be synthesized in a high yield and in a large amount by liquid phase synthesis by a one-stage production operation in which heating is performed in a solution. The core particle size can be controlled by adjusting the size of the micelle field created by the surfactant. Since the core precursor and the shell precursor are separated by a surfactant, the excitation light can be absorbed by the shell with 400 to 410 nm excitation light by controlling the mixing ratio of each precursor. Thus, a group III nitride phosphor having high luminous efficiency can be synthesized by energy transition from the shell to the core and light emission from the core.

更に、シェルの前駆体に酸化物前駆体化合物を用いることにより、コアの表面欠陥を被覆できる。コアの前駆体およびシェルの前駆体として用いるIII族元素と窒素との結合を有する化合物のIII族元素が、インジウムとガリウムであることにより、高効率で400〜410nmの励起光を吸収し、発光効率の高い赤色、緑色、青色発光が可能となり、これらを混色して白色発光を得ることができる。励起子ボーア半径の2倍以下の粒子径に制御することにより、量子サイズ効果を示し高効率の蛍光体を製造できる。   Furthermore, the surface defects of the core can be covered by using an oxide precursor compound as the shell precursor. Since the group III element of the compound having a bond between the group III element and nitrogen used as the core precursor and the shell precursor is indium and gallium, it absorbs excitation light of 400 to 410 nm with high efficiency and emits light. Efficient red, green, and blue light emission is possible, and these colors can be mixed to obtain white light emission. By controlling the particle diameter to not more than twice the exciton Bohr radius, it is possible to produce a highly efficient phosphor exhibiting a quantum size effect.

前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱する温度を180〜500℃の範囲に調整することで、気相反応より低温で操作が簡便である。また加熱時間を6〜72時間とすることで、蛍光体粒子は十分に結晶性が高く欠陥が少ないものに調整し得る。   By adjusting the temperature at which the mixture of the core precursor and the shell precursor is heated to the range of 180 to 500 ° C., the operation is simpler than the gas phase reaction. Further, by setting the heating time to 6 to 72 hours, the phosphor particles can be adjusted to have sufficiently high crystallinity and few defects.

実施の形態1.
本発明は、蛍光性のコアをシェルで被覆した2層構造の蛍光体の製造方法であって、界面活性剤で包摂された前記コアの前駆体の製造工程と、前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体を溶液中で混合する工程と、前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱し前記コア上にシェルを成長させる工程を含む。
Embodiment 1 FIG.
The present invention is a method for producing a phosphor having a two-layer structure in which a fluorescent core is covered with a shell, the production process of the precursor of the core encapsulated with a surfactant, the precursor of the core, and the Mixing a precursor of the shell in solution and heating a mixture of the precursor of the core and the precursor of the shell to grow a shell on the core.

例えば、蛍光体の製造方法のフローを示す図1において、前記コアの前駆体と、前記シェルの前駆体を溶液中で混合した後に、この混合物を加熱して1段階で反応させ、任意的な冷却回収工程を経て2層構造の蛍光体を製造する。得られた蛍光体は、図3に示される如く、コア21と該コア21を被覆するシェル22の2層構造で構成される。   For example, in FIG. 1 showing a flow of a method for manufacturing a phosphor, after the core precursor and the shell precursor are mixed in a solution, the mixture is heated and reacted in one step. A phosphor having a two-layer structure is manufactured through a cooling recovery process. As shown in FIG. 3, the obtained phosphor has a two-layer structure of a core 21 and a shell 22 that covers the core 21.

以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。
<コアの前駆体の製造工程>
コアの前駆体は、分子中にIII族元素と窒素との結合を有する化合物が好適に使用される。そこで分子中にインジウムと窒素との結合および、ガリウムと窒素との結合を有する化合物を用いたコアの前駆体製造方法を例に以下説明する。
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail.
<Process for producing core precursor>
As the core precursor, a compound having a bond of a group III element and nitrogen in the molecule is preferably used. Therefore, a core precursor manufacturing method using a compound having a bond of indium and nitrogen and a bond of gallium and nitrogen in the molecule will be described below as an example.

リチウムジメチルアミドと三塩化インジウムを、n−ヘキサンの溶媒中で攪拌しながら、反応温度5℃〜30℃、さらに望ましくは10℃〜25℃で、反応時間は24時間〜120時間、さらに好ましくは48時間〜72時間である。反応終了後、副生成物である塩化リチウムを取り除き、トリス(ジメチルアミノ)インジウムダイマーを取り出す。この反応を化学式(1)で示す。   While stirring lithium dimethylamide and indium trichloride in a solvent of n-hexane, the reaction temperature is 5 ° C. to 30 ° C., more preferably 10 ° C. to 25 ° C., and the reaction time is 24 hours to 120 hours, more preferably 48 hours to 72 hours. After completion of the reaction, by-product lithium chloride is removed, and tris (dimethylamino) indium dimer is taken out. This reaction is represented by chemical formula (1).

Figure 2006328234
Figure 2006328234

同様の方法で、リチウムジメチルアミドと三塩化ガリウムを、n−ヘキサン溶媒中で攪拌しながら、トリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーを合成する。この反応を化学式(2)で示す。   In the same manner, tris (dimethylamino) gallium dimer is synthesized while stirring lithium dimethylamide and gallium trichloride in an n-hexane solvent. This reaction is represented by chemical formula (2).

Figure 2006328234
Figure 2006328234

次に上記の方法により合成したトリス(ジメチルアミノ)インジウムダイマーとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーを、n−ヘキサン溶媒中で攪拌しながら、合成温度5℃〜30℃、さらに望ましくは10℃〜25℃で、24時間〜120時間、さらに好ましくは48時間〜72時間、反応を行い、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムを取り出す。この反応を化学式(3)で示す。   Next, while stirring the tris (dimethylamino) indium dimer and tris (dimethylamino) gallium dimer synthesized by the above method in an n-hexane solvent, the synthesis temperature is 5 ° C. to 30 ° C., more preferably 10 ° C. to 25 ° C. The reaction is carried out at a temperature of 24 hours to 120 hours, more preferably 48 hours to 72 hours, and hexa (dimethylamino) indium gallium is taken out. This reaction is represented by chemical formula (3).

Figure 2006328234
Figure 2006328234

リチウムジメチルアミドと生成物のトリス(ジメチルアミノ)インジウムダイマー、トリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーおよびヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムは反応性が高いので全て不活性ガス雰囲気中で行なうのが好ましい。
<コアの前駆体の界面活性剤による包摂>
前記コアの前駆体は界面活性剤で包摂される。本発明において、界面活性剤とは、油溶性を示す大きな非極性炭化水素末端である有機基と水溶性を示す極性末端である親水基が存在する化合物である。また、包摂とは、図2に示すようにコアの前駆体11が界面活性剤13によって形成されるミセルの親水性基の内側に保持される状態をいう。ミセル中のコアの粒子径は界面活性剤の種類・有機基の長さによって調整される。
Lithium dimethylamide and the product tris (dimethylamino) indium dimer, tris (dimethylamino) gallium dimer and hexa (dimethylamino) indium gallium are all highly reactive and therefore preferably carried out in an inert gas atmosphere.
<Incorporation of core precursor with surfactant>
The core precursor is encapsulated with a surfactant. In the present invention, the surfactant is a compound in which an organic group which is a large non-polar hydrocarbon terminal showing oil solubility and a hydrophilic group which is a polar terminal showing water solubility are present. The inclusion means a state in which the core precursor 11 is held inside the hydrophilic group of the micelle formed by the surfactant 13 as shown in FIG. The particle diameter of the core in the micelle is adjusted by the type of surfactant and the length of the organic group.

本発明で用いる界面活性剤の例としては、ラウリルリン酸ナトリウム(C12274PNa)、ラウリル硫酸ナトリウム(C12274SNa)、ヂオクチルスルホサクシアネートナトリウム(C20377SNa)、などがある。 Examples of the surfactant used in the present invention include sodium lauryl phosphate (C 12 H 27 O 4 PNa), sodium lauryl sulfate (C 12 H 27 O 4 SNa), sodium dioctylsulfosuccinate (C 20 H 37). O 7 SNa).

例えば、コア前駆体材料としてヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーの所定量を、ベンゼンと水とラウリルリン酸ナトリウム(C12274PNa)を混合した溶液に溶解させ、十分に攪拌すると、コアの前駆体を界面活性剤にて包摂することができる。そして、このときコアの前駆体は、ミセルの内部で強く凝集する。 For example, a predetermined amount of hexa (dimethylamino) indium gallium and tris (dimethylamino) gallium dimer as a core precursor material is mixed into a solution in which benzene, water and sodium lauryl phosphate (C 12 H 27 O 4 PNa) are mixed. When dissolved and well agitated, the core precursor can be included with the surfactant. At this time, the core precursor strongly aggregates inside the micelle.

ここで、コアの粒子径は、適当な界面活性剤を選択し溶媒との混合比によって調整される。例えば、一般的に有機基が長く、かさ高い界面活性剤の場合は、コアの粒子径は小さくなる。また、上記溶液中の水に対するベンゼンの量が少なくすると、それに応じてコアの粒子径は小さくなる。
<コアの前駆体とシェルの前駆体を混合する工程>
図2は、コアの前駆体とシェルの前駆体を混合する工程を示した構造図である。この状態は、溶液中で界面活性剤13にコアの前駆体11が取り囲まれ、その周りをシェルの前駆体12が前記界面活性剤を内包するように被覆している状態である。なお、溶液中のコア前駆体/ミセルおよびシェルの前駆体は十分に濃度が薄いので、シェルの前駆体は、コア前駆体/ミセルの内部には入っていかない。
Here, the particle diameter of the core is adjusted by selecting an appropriate surfactant and mixing ratio with the solvent. For example, in the case of a surfactant that generally has a long organic group and is bulky, the particle diameter of the core is small. Further, when the amount of benzene with respect to the water in the solution is reduced, the particle size of the core is accordingly reduced.
<Process of mixing core precursor and shell precursor>
FIG. 2 is a structural diagram showing a process of mixing a core precursor and a shell precursor. In this state, the core precursor 11 is surrounded by the surfactant 13 in the solution, and the shell precursor 12 is covered around the core precursor 11 so as to enclose the surfactant. It should be noted that the core precursor / micelle and the shell precursor in solution are sufficiently thin so that the shell precursor does not enter the core precursor / micelle.

この混合溶液を、加熱することにより、1段階でのコア/シェル2層構造の蛍光体の製造方法が可能となる。シェルの前駆体は、分子中にIII族元素と窒素との結合を有する化合物が望ましい。したがって、分子中にインジウムと窒素との結合および、ガリウムと窒素との結合を有する化合物を用いた方法を例に以下説明する。   By heating this mixed solution, a method for producing a phosphor having a core / shell two-layer structure in one stage becomes possible. The precursor of the shell is preferably a compound having a group III element and nitrogen bond in the molecule. Therefore, a method using a compound having a bond of indium and nitrogen and a bond of gallium and nitrogen in the molecule will be described below as an example.

まず、コアの前駆体製造工程で記載した同様の方法で、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムを製造する。そして、界面活性剤で包摂されたコアの前駆体が攪拌した前記ミセル溶液に、インジウム・ガリウム混晶シェルの前駆体として、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーとを所定量、混合する。
<コア上にシェルを成長させる工程>
次に界面活性剤で包摂された蛍光性のコアの前駆体とシェルの前駆体との混合液を一気に加熱することにより、そのコアを核としてシェルが成長していく。この加熱は、不活性ガス雰囲気中で行い、合成温度180℃〜500℃、さらに望ましくは280℃〜400℃で、6時間〜72時間、さらに好ましくは12時間〜48時間、反応を行なう。
First, hexa (dimethylamino) indium gallium is manufactured by the same method described in the core precursor manufacturing process. Then, in the micelle solution in which the core precursor included in the surfactant is stirred, hexa (dimethylamino) indium gallium and tris (dimethylamino) gallium dimer are used as the precursor of the indium / gallium mixed crystal shell. Mix in a predetermined amount.
<Step of growing a shell on the core>
Next, by heating the mixed liquid of the fluorescent core precursor and the shell precursor encapsulated with the surfactant at once, the shell grows with the core as a nucleus. This heating is performed in an inert gas atmosphere, and the reaction is performed at a synthesis temperature of 180 ° C. to 500 ° C., more preferably 280 ° C. to 400 ° C., for 6 hours to 72 hours, and more preferably for 12 hours to 48 hours.

加熱の後、生成物を冷却し回収する際に、有機不純物を除去するために、n−へキサンと無水メタノールで数回洗浄を行なう。
<2層構造の蛍光体の説明>
上述の製造方法で得られた蛍光体のコアは、Gax1In(1-x1)Nの結晶であり、シェルはGax2In(1-x2)Nの結晶の2層で構成されている。本発明による蛍光体の構造は、図3に示すように、III族元素と窒素の結合を有する化合物のコア21をIII族元素と窒素の結合を有する化合物のシェル22で被覆した2層構造である。TEM観察を行い、高倍率での観察像により、格子像を確認することで、コアの粒子径およびシェルの厚さを確認できる。
After heating, the product is washed several times with n-hexane and anhydrous methanol to remove organic impurities when cooled and recovered.
<Description of the phosphor having a two-layer structure>
The phosphor core obtained by the above-described manufacturing method is a Ga x1 In (1-x1) N crystal, and the shell is composed of two layers of Ga x2 In (1-x2) N crystals. As shown in FIG. 3, the phosphor of the present invention has a two-layer structure in which a core 21 of a compound having a bond between a group III element and nitrogen is covered with a shell 22 of a compound having a bond between a group III element and nitrogen. is there. The core particle diameter and the shell thickness can be confirmed by performing TEM observation and confirming the lattice image with an observation image at a high magnification.

ここで、コアの平均粒子径は、X線回析測定の結果スペクトル半値幅より通常5〜6nmと見積もられ、これは励起子ボーア半径の2倍以下の微粒子であり、シェルの厚さは1〜10nmの範囲に調整される。ここでシェルの厚さが1nmより小さいとコアの表面を十分に被覆できず、また量子閉じ込めの効果が弱くなるため、好ましくない。一方10nmより大きいとシェルを均一に作ることが難しくなり欠陥が増え、原材料コストの面においても望ましくない。   Here, the average particle diameter of the core is usually estimated to be 5 to 6 nm from the spectrum half-value width as a result of X-ray diffraction measurement, which is a fine particle having twice or less the exciton Bohr radius, and the thickness of the shell is The range is adjusted to 1 to 10 nm. Here, if the thickness of the shell is smaller than 1 nm, the surface of the core cannot be sufficiently covered, and the effect of quantum confinement becomes weak. On the other hand, when the thickness is larger than 10 nm, it is difficult to make a shell uniformly and defects are increased, which is undesirable in terms of raw material costs.

本発明による2層構造の蛍光体の発光機構は、以下の通りである。励起光のエネルギーは、外層のシェルによって吸収され、ついでシェルによって周囲を囲まれたコアに遷移する。ここでコアの粒子径は、量子サイズ効果を有する程度に小さいので、コアは離散化した複数のエネルギー準位のみとり得るが、一つの準位になる場合もある。コアに遷移した光エネルギーは、伝導帯の基底準位と価電子帯の基底準位との間で遷移し、そのエネルギーに相当する波長の光が発光する。   The light emission mechanism of the phosphor having a two-layer structure according to the present invention is as follows. The energy of the excitation light is absorbed by the outer shell and then transitions to the core surrounded by the shell. Here, since the particle diameter of the core is small enough to have a quantum size effect, the core can take only a plurality of discretized energy levels, but may have one level. The light energy transitioned to the core transitions between the ground level of the conduction band and the ground level of the valence band, and light having a wavelength corresponding to the energy is emitted.

インジウム・ガリウム混晶コア/シェル2層構造の蛍光体は、シェルのインジウム組成比が、III族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用いることができるよう調整されているため、特に外部量子効率の高い波長の発光を効率よく吸収できる。また、蛍光性のコアのインジウム組成比は調整することによって、シェルからコアへのエネルギー遷移により赤色、緑色、青色の蛍光を示すことができる。
実施の形態2.
実施の形態1で示した、コアの前駆体とシェルの前駆体を混合する工程において、インジウム・ガリウム混晶シェルの前駆体を用いる代わりに、酸化ガリウムシェルの前駆体を用いることも可能である。この場合、界面活性剤で包摂されたコアの前駆体が攪拌した前記ミセル溶液に、硝酸ガリウムと尿素とを所定量で混合し、実施の形態1と同様に加熱を行なう。その結果、図5に示されるようなIII族元素と窒素との結合を有する化合物であるインジウム・ガリウム混晶のコア21を、酸化物である酸化ガリウムのシェル31で被覆した2層構造の蛍光体20が得られる。
実施の形態3.
実施の形態1で示した、コアの前駆体とシェルの前駆体を混合する工程において、インジウム・ガリウム混晶シェルの前駆体を用いる代わりに、酸化ケイ素シェルの前駆体を用いることも可能である。この場合、界面活性剤で包摂されたコアの前駆体が攪拌した前記ミセル溶液に、酸化ケイ素シェルの前駆体として、テトラエトキシオルトケイ酸と尿素とを所定量でミセル溶液に混合し、実施の形態1と同様に加熱を行なう。その結果、図5に示されるようなIII族元素と窒素との結合を有する化合物であるインジウム・ガリウム混晶のコア21を、酸化物のシェル31として、酸化ケイ素で被覆した2層構造の蛍光体20が得られる。
In the phosphor of indium / gallium mixed crystal core / shell two-layer structure, the indium composition ratio of the shell is adjusted so that a blue light emitting element made of group III nitride can be used as an excitation light source. It is possible to efficiently absorb light with a high wavelength. Further, by adjusting the indium composition ratio of the fluorescent core, red, green, and blue fluorescence can be exhibited by energy transition from the shell to the core.
Embodiment 2. FIG.
In the step of mixing the core precursor and the shell precursor shown in the first embodiment, a gallium oxide shell precursor may be used instead of the indium gallium mixed crystal shell precursor. . In this case, gallium nitrate and urea are mixed in a predetermined amount to the micelle solution in which the core precursor included in the surfactant is stirred, and heating is performed as in the first embodiment. As a result, the indium / gallium mixed crystal core 21 which is a compound having a bond between a group III element and nitrogen as shown in FIG. 5 is covered with a shell 31 of gallium oxide which is an oxide. A body 20 is obtained.
Embodiment 3 FIG.
In the step of mixing the core precursor and the shell precursor shown in the first embodiment, a silicon oxide shell precursor can be used instead of the indium gallium mixed crystal shell precursor. . In this case, a predetermined amount of tetraethoxyorthosilicate and urea are mixed in the micelle solution as a precursor of the silicon oxide shell to the micelle solution in which the core precursor included in the surfactant is stirred, Heating is performed as in 1. As a result, the indium / gallium mixed crystal core 21, which is a compound having a bond between a group III element and nitrogen, as shown in FIG. A body 20 is obtained.

(実施例1)
コアもしくはシェルの前駆体として用いる分子中にインジウムと窒素との結合および、ガリウムと窒素との結合を有する化合物の合成について説明する。前記化学式(1)〜(3)により、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムを合成することができる。
Example 1
The synthesis of a compound having a bond of indium and nitrogen and a bond of gallium and nitrogen in a molecule used as a core or shell precursor will be described. According to the chemical formulas (1) to (3), hexa (dimethylamino) indium gallium can be synthesized.

なおリチウムジメチルアミドと生成物のトリス(ジメチルアミノ)インジウムダイマー、トリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーおよびヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムは反応性が高いので全て不活性ガス雰囲気中で行った。   Lithium dimethylamide and the product tris (dimethylamino) indium dimer, tris (dimethylamino) gallium dimer and hexa (dimethylamino) indium gallium were highly reactive, and all were carried out in an inert gas atmosphere.

まず、グローブボックス内で、リチウムジメチルアミド0.03モルと三塩化インジム0.01モルを秤量し、n−ヘキサン中で攪拌しながら、加熱温度20℃で、50時間反応を行った。反応終了後、副生成物である塩化リチウムを取り除き、トリス(ジメチルアミノ)インジウムダイマーを取り出した(化学式(1))。   First, 0.03 mol of lithium dimethylamide and 0.01 mol of indium trichloride were weighed in a glove box, and reacted at a heating temperature of 20 ° C. for 50 hours while stirring in n-hexane. After completion of the reaction, by-product lithium chloride was removed, and tris (dimethylamino) indium dimer was taken out (chemical formula (1)).

同様の方法により、トリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーを合成した(化学式(2))。さらに、上記の方法により合成したトリス(ジメチルアミノ)インジウムダイマー0.005モルとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマー0.005モルを秤量し、n−ヘキサン中で攪拌しながら、加熱温度20℃で、50時間反応を行った。その後、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムを取り出した(化学式(3))。   By the same method, tris (dimethylamino) gallium dimer was synthesized (chemical formula (2)). Further, 0.005 mol of tris (dimethylamino) indium dimer and 0.005 mol of tris (dimethylamino) gallium dimer synthesized by the above method were weighed and stirred in n-hexane at a heating temperature of 20 ° C. The reaction was carried out for 50 hours. Then, hexa (dimethylamino) indium gallium was taken out (chemical formula (3)).

次に、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウム0.02モルとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマー0.03モルとを、ラウリルリン酸ナトリウム(C12274PNa)10g、ベンゼン20ml、水200mlを混合した溶液に溶解させコアの前駆体が製造された(コアの成長:化学式(4)参照)。 Next, 0.02 mol of hexa (dimethylamino) indium gallium and 0.03 mol of tris (dimethylamino) gallium dimer, 10 g of sodium lauryl phosphate (C 12 H 27 O 4 PNa), 20 ml of benzene, and 200 ml of water Was dissolved in a mixed solution to produce a core precursor (core growth: see chemical formula (4)).

Figure 2006328234
Figure 2006328234

十分に攪拌した後、さらにシェルの前駆体としてヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウム0.04モルとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマー0.01モルとを、前記ミセル溶液に混合させた(シェルの成長:化学式(5)参照)。この溶液を加熱した。   After sufficiently stirring, 0.04 mol of hexa (dimethylamino) indium gallium and 0.01 mol of tris (dimethylamino) gallium dimer were further mixed into the micelle solution as shell precursors (shell growth). : Chemical formula (5)). This solution was heated.

Figure 2006328234
Figure 2006328234

この加熱は、不活性ガス雰囲気中で行い、加熱温度300℃で、15時間反応を行った。   This heating was performed in an inert gas atmosphere, and the reaction was performed at a heating temperature of 300 ° C. for 15 hours.

つぎに有機不純物を除去するために、n−へキサンと無水メタノールで数回洗浄を行った。これにより、図3に示すようなインジウム・ガリウム混晶のコア/シェル2層構造の蛍光体を得ることができた。   Next, in order to remove organic impurities, washing was performed several times with n-hexane and anhydrous methanol. As a result, a phosphor having an indium / gallium mixed crystal core / shell two-layer structure as shown in FIG. 3 was obtained.

この蛍光体において、そのシェルのIn0.1Ga0.9N半導体は、吸収端が420nmとなるようにインジウム組成比が調整されているため、III族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用いることができ、特に外部量子効率の高い405nmの発光を効率よく吸収できた。また、コアのIn0.2Ga0.8N半導体は、発光波長が460nmとなるようにインジウム組成比が調整されているため、シェルからコアへのエネルギー遷移により青色発光を示すことができた。 In this phosphor, the In 0.1 Ga 0.9 N semiconductor in the shell has an indium composition ratio adjusted so that the absorption edge is 420 nm. Therefore, a blue light-emitting element made of Group III nitride can be used as an excitation light source. In particular, 405 nm light having a high external quantum efficiency was efficiently absorbed. Further, since the indium composition ratio of the core In 0.2 Ga 0.8 N semiconductor was adjusted so that the emission wavelength was 460 nm, blue light emission could be exhibited by the energy transition from the shell to the core.

この蛍光体の発光機構において、励起光のエネルギーは、外層のシェルによって吸収され、ついでシェルによって周囲を囲まれたコアに遷移する。ここでコアの粒子径は、量子サイズ効果を有する程度に小さいので、コアは離散化した複数のエネルギー準位のみとり得るが、一つの準位になる場合もある。コアに遷移した光エネルギーは、伝導帯の基底準位と価電子帯の基底準位との間で遷移し、そのエネルギーに相当する波長の光が発光する。405nmの励起光により効率よく励起され、青色の発光を示す。   In this phosphor emission mechanism, the energy of excitation light is absorbed by the shell of the outer layer, and then transitions to the core surrounded by the shell. Here, since the particle diameter of the core is small enough to have a quantum size effect, the core can take only a plurality of discretized energy levels, but may have one level. The light energy transitioned to the core transitions between the ground level of the conduction band and the ground level of the valence band, and light having a wavelength corresponding to the energy is emitted. It is excited efficiently by excitation light of 405 nm and emits blue light.

実施例1に基づき得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると5nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。また、この実施例で得られた蛍光体の収率は95%であった。   As a result of the X-ray diffraction measurement of the phosphor obtained based on Example 1, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the spectrum half-width is 5 nm when the Scherrer equation (Formula (1)) is used. It was estimated that the quantum size effect was exhibited and the luminous efficiency was improved. The yield of the phosphor obtained in this example was 95%.

Figure 2006328234
Figure 2006328234

ここで
B:X線半値幅[deg]、
λ:X線の波長[nm]、
Θ:Bragg角[deg]、
R:粒子径[nm]
である。
Where B: X-ray half width [deg],
λ: X-ray wavelength [nm],
Θ: Bragg angle [deg],
R: Particle diameter [nm]
It is.

(実施例2)
実施例1と同様の操作を行い、トリス(ジメチルアミノ)インジウムダイマー、トリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマーおよびヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウムを合成した。次に、化学反応式(4)、(6)により、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウム0.02モルとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマー0.03モルとを、ラウリルリン酸ナトリウム(C12274PNa)10g、ベンゼン20ml、水200mlを混合した溶液に溶解させ(化学式(4))、十分に攪拌した後、さらに硝酸ガリウム0.1モルと尿素0.5モルとを、前記ミセル溶液に混合させて(化学式(6))、加熱を行った。
(Example 2)
The same operation as in Example 1 was performed to synthesize tris (dimethylamino) indium dimer, tris (dimethylamino) gallium dimer, and hexa (dimethylamino) indium gallium. Next, according to chemical reaction formulas (4) and (6), 0.02 mol of hexa (dimethylamino) indium gallium and 0.03 mol of tris (dimethylamino) gallium dimer are converted into sodium lauryl phosphate (C 12 H 27 O 4 PNa) 10 g, benzene 20 ml, and water 200 ml were dissolved in a mixed solution (chemical formula (4)), and after sufficient stirring, 0.1 mol of gallium nitrate and 0.5 mol of urea were further added to the micelles. The solution was mixed (Chemical Formula (6)) and heated.

Figure 2006328234
Figure 2006328234

この加熱は、不活性ガス雰囲気中で行い、加熱温度300℃、50時間、反応を行った。   This heating was performed in an inert gas atmosphere, and the reaction was performed at a heating temperature of 300 ° C. for 50 hours.

つぎに、有機不純物を除去するために、n−へキサンと無水メタノールで数回洗浄を行った。これにより、図5に示されるようなインジウム・ガリウム混晶コア/酸化ガリウムシェル2層構造の蛍光体を得ることができた。   Next, in order to remove organic impurities, washing was performed several times with n-hexane and anhydrous methanol. As a result, a phosphor having an indium gallium mixed crystal core / gallium oxide shell two-layer structure as shown in FIG. 5 was obtained.

この実施例で得られた蛍光体はインジウム・ガリウム混晶コア/酸化ガリウムシェル2層構造の蛍光体である。この蛍光体において、そのシェルのGa23はコアIn0.2Ga0.8Nの表面を保護する役割を果たす。蛍光体の発光機構は、吸収端が420nmとなるようにIn組成比が調整されているため、III族窒化物からなる青色発光素子を励起光源として用いることができ、特に外部量子効率の高い405nmの発光を効率よく吸収できる。 The phosphor obtained in this example is an indium / gallium mixed crystal core / gallium oxide shell two-layer phosphor. In this phosphor, the shell Ga 2 O 3 serves to protect the surface of the core In 0.2 Ga 0.8 N. In the phosphor emission mechanism, the In composition ratio is adjusted so that the absorption edge is 420 nm. Therefore, a blue light-emitting element made of a group III nitride can be used as an excitation light source, and particularly 405 nm with high external quantum efficiency. Can be efficiently absorbed.

この蛍光体の発光機構において、励起光のエネルギーは、コアによって吸収され、コアで吸収した光エネルギーは、伝導帯の基底準位と荷電子帯の基底準位との間で遷移し、そのエネルギーに相当する波長の光が発光する。405nmの励起光により効率よく励起され、青色の発光を示す。   In this phosphor emission mechanism, the energy of the excitation light is absorbed by the core, and the light energy absorbed by the core transitions between the ground level of the conduction band and the ground level of the valence band, and the energy The light of the wavelength corresponding to is emitted. It is excited efficiently by excitation light of 405 nm and emits blue light.

得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると5nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。   As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the spectrum half-width is estimated to be 5 nm using the Scherrer equation (Equation (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(実施例3)
コアの前駆体として、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウム0.03モルとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマー0.02モルを用いること以外は、実施例1と同様の製造方法によって、インジウム・ガリウム混晶コア/シェル2層構造緑色蛍光体を得ることができる。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると5nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。
(Example 3)
Except for using 0.03 mol of hexa (dimethylamino) indium gallium and 0.02 mol of tris (dimethylamino) gallium dimer as the core precursor, an indium gallium mixture was prepared by the same production method as in Example 1. A crystal core / shell two-layer green phosphor can be obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the spectrum half-width is estimated to be 5 nm using the Scherrer equation (Equation (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(実施例4)
コアの前駆体として、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウム0.1モルを用いること以外は、実施例1と同様の製造方法によって、インジウム・ガリウム混晶コア/シェル2層構造赤色蛍光体を得ることができる。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると5nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。
Example 4
A red phosphor with an indium / gallium mixed crystal core / shell two-layer structure is obtained by the same manufacturing method as in Example 1 except that 0.1 mol of hexa (dimethylamino) indium / gallium is used as the core precursor. be able to. As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the spectrum half-width is estimated to be 5 nm using the Scherrer equation (Equation (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(実施例5)
コアの前駆体として、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウム0.03モルとトリス(ジメチルアミノ)ガリウムダイマー0.02モルを用いること以外は、実施例2と同様の製造方法によって、インジウム・ガリウム混晶コア/酸化ガリウムシェル2層構造緑色蛍光体を得ることができる。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると6nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。
(Example 5)
Except for using 0.03 mol of hexa (dimethylamino) indium gallium and 0.02 mol of tris (dimethylamino) gallium dimer as the core precursor, an indium gallium mixture was produced by the same production method as in Example 2. A green phosphor with a crystal core / gallium oxide shell two-layer structure can be obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the half-width of the spectrum is estimated to be 6 nm using the Scherrer formula (Formula (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(実施例6)
コアの前駆体として、ヘキサ(ジメチルアミノ)インジウム・ガリウム0.1モルを用いること以外は、実施例2と同様の製造方法によって、インジウム・ガリウム混晶コア/酸化ガリウムシェル2層構造赤色蛍光体を得ることができる。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると6nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。
(Example 6)
The indium / gallium mixed crystal core / gallium oxide shell two-layer red phosphor is manufactured by the same manufacturing method as in Example 2 except that 0.1 mol of hexa (dimethylamino) indium / gallium is used as the core precursor. Can be obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the half-width of the spectrum is estimated to be 6 nm using the Scherrer formula (Formula (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(実施例7)
硝酸ガリウムを用いる代わりにテトラエトキシオルトケイ酸((C25O)4Si)を用いること以外は、実施例2と同様の製造方法によって、インジウム・ガリウム混晶コア/酸化ケイ素シェル2層構造青色蛍光体を得ることができる。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると6nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。
(Example 7)
Except for using tetraethoxyorthosilicate ((C 2 H 5 O) 4 Si) instead of gallium nitrate, the same manufacturing method as in Example 2 was used to produce an indium gallium mixed crystal core / silicon oxide shell two-layer structure. A blue phosphor can be obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the half-width of the spectrum is estimated to be 6 nm using the Scherrer formula (Formula (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(実施例8)
硝酸ガリウムを用いる代わりにテトラエトキシオルトケイ酸((C25O)4Si)を用いること以外は、実施例5と同様の製造方法によって、インジウム・ガリウム混晶コア/酸化ケイ素シェル2層構造緑色蛍光体を得ることができる。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると6nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。
(Example 8)
Except for using tetraethoxyorthosilicate ((C 2 H 5 O) 4 Si) instead of gallium nitrate, the same manufacturing method as in Example 5 was used to produce an indium gallium mixed crystal core / silicon oxide shell two-layer structure. A green phosphor can be obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the half-width of the spectrum is estimated to be 6 nm using the Scherrer formula (Formula (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(実施例9)
硝酸ガリウムを用いる代わりにテトラエトキシオルトケイ酸((C25O)4Si)を用いること以外は、実施例6と同様の製造方法によって、インジウム・ガリウム混晶コア/酸化ケイ素シェル2層構造赤色蛍光体を得ることができる。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると6nmと見積もられ、量子サイズ効果を示し、発光効率は向上した。
Example 9
Except for using tetraethoxyorthosilicate ((C 2 H 5 O) 4 Si) instead of gallium nitrate, the same manufacturing method as in Example 6 was used to produce an indium gallium mixed crystal core / silicon oxide shell two-layer structure. A red phosphor can be obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the half-width of the spectrum is estimated to be 6 nm using the Scherrer formula (Formula (1)), The quantum size effect was shown, and the luminous efficiency was improved.

(比較例1)
三塩化ガリウム0.007モル、三塩化インジウム0.003モル、ノナメチルトリシラザン(N(Si(CH333)0.01モルをトリオクチルホスフィン((C8173P)30mlに混合し、合成温度260℃で、3時間反応を行い、コアの合成を行った。この反応溶液を、室温にまで冷却しコアのトリオクチルホスフィン溶液とした。
(Comparative Example 1)
Trioctylphosphine ((C 8 H 17 ) 3 P) 0.007 mol of gallium trichloride, 0.003 mol of indium trichloride, 0.01 mol of nonamethyltrisilazane (N (Si (CH 3 ) 3 ) 3 ) The core was synthesized by mixing in 30 ml and reacting at a synthesis temperature of 260 ° C. for 3 hours. The reaction solution was cooled to room temperature to obtain a core trioctylphosphine solution.

次に、前記コアのトリオクチルホスフィン溶液と、三塩化ガリウム0.009モル、三塩化インジウム0.001モル、ノナメチルトリシラザン(N(Si(CH333)0.01モルをトリオクチルホスフィン30mlに混合し、合成温度330℃で、24時間反応を行い、コア/シェル2層構造の蛍光体の合成を行った。 Next, trioctylphosphine solution of the core, 0.009 mol of gallium trichloride, 0.001 mol of indium trichloride, 0.01 mol of nonamethyltrisilazane (N (Si (CH 3 ) 3 ) 3 ) The mixture was mixed with 30 ml of octylphosphine and reacted at a synthesis temperature of 330 ° C. for 24 hours to synthesize a phosphor having a core / shell two-layer structure.

この比較例1で得られた蛍光体は、2段階の昇温合成過程を有する。また、蛍光体前駆体に、III族元素と窒素との結合を有しないため、III族窒化物からなる青色発光素子を励起光源とし、所望の発光波長を実現するための精密なIII族元素の混晶組成制御が困難である。また、コア粒子径の制御は、反応温度と反応時間にのみ依存するので、粒子径の制御が困難である。得られた蛍光体のX線回折測定の結果、スペクトル半値幅より見積もられたコアの平均粒子径(直径)は、前記Scherrerの式(数式(1))を用いると20nmと見積もられ、量子サイズ効果を示さない。また、この比較例1で得られた蛍光体の収率は、60%であった。合成段階が2段階であるため、1段階で合成を行なう実施例1より、収率は低い。   The phosphor obtained in Comparative Example 1 has a two-step temperature rising synthesis process. In addition, since the phosphor precursor does not have a bond between a group III element and nitrogen, a blue light emitting element made of group III nitride is used as an excitation light source, and a precise group III element for realizing a desired emission wavelength is used. It is difficult to control the mixed crystal composition. Moreover, since control of a core particle diameter is dependent only on reaction temperature and reaction time, control of a particle diameter is difficult. As a result of X-ray diffraction measurement of the obtained phosphor, the average particle diameter (diameter) of the core estimated from the spectrum half-width is estimated to be 20 nm using the Scherrer equation (Equation (1)), Does not show quantum size effects. The yield of the phosphor obtained in Comparative Example 1 was 60%. Since there are two stages of synthesis, the yield is lower than in Example 1 where the synthesis is performed in one stage.

図4は、上記蛍光体の発光特性を示す発光強度−コア粒子径特性図である。図中点(a)は実施例1、点(b)は比較例1の蛍光体の発光強度である。   FIG. 4 is a light emission intensity-core particle diameter characteristic diagram showing the light emission characteristics of the phosphor. In the figure, point (a) is the emission intensity of the phosphor of Example 1, and point (b) is the emission intensity of the phosphor of Comparative Example 1.

図6に、比較例1の製造手法のフロー図を示す。まず、蛍光性のコアの前駆体に加熱し、冷却することで、蛍光性のコアを製造する。そして、そのコアを包摂する蛍光性のシェルの前駆体と混合し、再び加熱し冷却することでコア/シェル2層構造の蛍光体を得る。   In FIG. 6, the flowchart of the manufacturing method of the comparative example 1 is shown. First, a fluorescent core is manufactured by heating and cooling the precursor of the fluorescent core. Then, it is mixed with a precursor of a fluorescent shell that encloses the core, and heated and cooled again to obtain a phosphor having a core / shell two-layer structure.

本発明によれば、蛍光性のコアをシェルで被覆した2層構造の蛍光体の製造方法であって、製造操作が簡便であり、合成収率が高く、発光強度、蛍光の発光効率を向上させた2層構造のIII族窒化物蛍光体の製造方法が提供される。   According to the present invention, a method for producing a phosphor having a two-layer structure in which a fluorescent core is covered with a shell, the production operation is simple, the synthesis yield is high, the emission intensity, and the fluorescence emission efficiency are improved. A method for producing a group III nitride phosphor having a two-layer structure is provided.

特に、本発明の蛍光体の製造方法によれば溶液中で加熱する1段階の製造操作による液相合成で、蛍光体粒子の高収率、大量合成が可能である。コアの前駆体とシェルの前駆体とは界面活性剤で分離されているため、それぞれの前駆体の混合比を制御することにより、400〜410nmの励起光で、シェルによる励起光の吸収が可能となり、シェルからコアへのエネルギー遷移とコアでの発光により、発光効率の高いIII族窒化物蛍光体を合成できる。   In particular, according to the method for producing a phosphor of the present invention, phosphor particles can be synthesized in a high yield and in a large amount by liquid phase synthesis by a one-stage production operation in which heating is performed in a solution. Since the core precursor and the shell precursor are separated by a surfactant, the excitation light can be absorbed by the shell with 400 to 410 nm excitation light by controlling the mixing ratio of each precursor. Thus, a group III nitride phosphor having high luminous efficiency can be synthesized by energy transition from the shell to the core and light emission at the core.

本発明による蛍光体の製造方法概要を示したフロー図である。It is the flowchart which showed the manufacturing method outline | summary of the fluorescent substance by this invention. コアの前駆体とシェルの前駆体を混合する工程を示した構造図である。It is the structure figure which showed the process of mixing the precursor of a core, and the precursor of a shell. III族窒化物コア/シェル2層構造の蛍光体の構造図である。FIG. 3 is a structural diagram of a phosphor having a group III nitride core / shell two-layer structure. この発明の実施例で得られた蛍光体と比較例で得られた蛍光体とを比較する発光強度−コア粒子径特性図である。It is a light emission intensity-core particle diameter characteristic view which compares the fluorescent substance obtained by the Example of this invention with the fluorescent substance obtained by the comparative example. III族窒化物コア/酸化物シェル2層構造の蛍光体の構造図である。FIG. 3 is a structural diagram of a phosphor having a group III nitride core / oxide shell two-layer structure. この発明の比較例1の製造方法を示したフロー図である。It is the flowchart which showed the manufacturing method of the comparative example 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 コア/シェルの前駆体ミセル溶液、11 コアの前駆体、12 シェルの前駆体、13 界面活性剤、20 コア/シェル蛍光体、21 III族窒化物コア、22 III族窒化物シェル、31 酸化物シェル。   10 core / shell precursor micelle solution, 11 core precursor, 12 shell precursor, 13 surfactant, 20 core / shell phosphor, 21 group III nitride core, 22 group III nitride shell, 31 oxidation Shell.

Claims (8)

蛍光性のコアをシェルで被覆した2層構造の蛍光体の製造方法であって、
界面活性剤で包摂された前記コアの前駆体の製造工程と、
前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体を溶液中で混合する工程と、
前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱し前記コア上にシェルを成長させる工程、
を含むことを特徴とする前記2層構造の蛍光体の製造方法。
A method for producing a phosphor having a two-layer structure in which a fluorescent core is covered with a shell,
A process for producing a precursor of the core encapsulated with a surfactant;
Mixing the core precursor and the shell precursor in solution;
Heating a mixture of the core precursor and the shell precursor to grow a shell on the core;
The method for producing a phosphor having the two-layer structure as described above.
前記コアの前駆体および前記シェルの前駆体が、分子中にIII族元素と窒素との結合を有する化合物である請求項1に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 1, wherein the precursor of the core and the precursor of the shell are compounds having a bond between a group III element and nitrogen in the molecule. 前記コア前駆体および/または前記シェル前駆体は、三塩化インジウムとリチウムジメチルアミドから合成されるインジウム化合物であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 1, wherein the core precursor and / or the shell precursor is an indium compound synthesized from indium trichloride and lithium dimethylamide. 前記コアの前駆体が、分子中にIII族元素と窒素との結合を有する化合物であり、かつ、前記シェルの前駆体が酸化物である請求項1に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 1, wherein the core precursor is a compound having a bond between a group III element and nitrogen in a molecule, and the shell precursor is an oxide. III族元素はインジウムおよび/またはガリウムであることを特徴とする請求項2に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 2, wherein the group III element is indium and / or gallium. 前記コアは、励起子ボーア半径の2倍以下の微粒子である請求項1に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 1, wherein the core is a fine particle having an exciton Bohr radius of not more than twice. 前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱する温度が、180〜500℃であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to claim 1, wherein a temperature at which the mixture of the core precursor and the shell precursor is heated is 180 to 500 ° C. 前記コアの前駆体と前記シェルの前駆体の混合物を加熱する時間が、6〜72時間であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体の製造方法。   2. The method for producing a phosphor according to claim 1, wherein the time for heating the mixture of the core precursor and the shell precursor is 6 to 72 hours.
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