JP2021507054A - 発光デバイス用の波長変換材料 - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態は、光源と、該光源によって放たれる光の経路内に配置されたニトリドベリレート蛍光体とを含んでいる。このニトリドベリレート蛍光体は、平面三角形ＢｅＮ３構造及び／又は四面体Ｂｅ（Ｎ，Ｏ）４構造を含む。

Description

現在利用可能な最も効率的な光源の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振器型（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃａｖｉｔｙ）発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）及び端面発光レーザを含む半導体発光デバイスがある。可視スペクトルで動作可能な高輝度発光デバイスの製造において現在関心ある材料系は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含む。典型的に、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又はその他のエピタキシャル技術により、サファイア、炭化シリコン、ＩＩＩ族窒化物若しくは複合材の基板、又はその他の好適な基板の上に、異なる組成及びドーパント濃度の複数の半導体層のスタックをエピタキシャル成長させることによって製造される。スタックは、しばしば、基板上に形成された、例えばＳｉでドープされた１つ以上のｎ型層と、該１つ以上のｎ型層上に形成された活性領域内の１つ以上の発光層と、活性領域上に形成された、例えばＭｇでドープされた１つ以上のｐ型層とを含んでいる。これらｎ型領域及びｐ型領域の上に、電気コンタクトが形成される。

例えばＬＥＤなどの発光デバイスは、例えば蛍光体などの波長変換材料と組み合わされることが多い。このようなデバイスは、しばしば、蛍光体変換（phosphor-converted）ＬＥＤ、すなわち、ＰＣＬＥＤとして参照される。波長変換材料は、ＬＥＤによって発せられた光を吸収し、異なる、より長い波長の光を発する。

ＬＥＤの断面図である。 ＬＥＤと直に接触した波長変換構造を有するデバイスの断面図である。 ＬＥＤに近接した波長変換構造を有するデバイスの断面図である。 ＬＥＤから離間した波長変換構造を有するデバイスの断面図である。 ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ（３．３％）のＸ線回折パターンである。 ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕの結晶構造を示している。 ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：ＥｕにおけるＳｒの配位圏を示している。 ４５０ｎｍ励起（上のカーブ）及び３８５ｎｍ励起（下のカーブ）でのＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ（３．３％）の発光スペクトル曲線である。 ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕの結晶構造を示している。 ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：ＥｕのＸ線回折パターンである。 ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕについての４５０ｎｍ励起での励起及び発光を示している。

本発明の実施形態は、ＬＥＤ又は他の半導体発光デバイスと共に使用するのに好適な蛍光体を含む。蛍光体は典型的に、ホスト格子と、少なくとも１つのドーパント種とを含む。ドーパント種の原子が発光中心として機能する。

一部の実施態様において、ホスト格子は、ニトリドベリレート材料である。ベリリウムカチオンＢｅ^２＋は、ナイトライド又はオキソナイトライド蛍光体ホスト格子に取り込まれ得る小さくて分極したカチオンである。Ｂｅ^２＋は、例えば、Ｌｉ^＋又はＭｇ^２＋などの他のカチオンを置換し得る。Ｌｉ及びＭｇと比較して、Ｂｅは、より小さいカチオンサイズを持ち、それが、例えばナイトライド又は他の好適材料内で、より多くの共有結合、ひいては、より高いホスト格子安定性につながり得る。四面体配位において、Ｂｅ^２＋はサイズ的にＳｉ^４＋と同等である（例えば、４０−４１ｐｍの有効イオン半径を持つ）。Ｓｉ^４＋に対するＢｅ^２＋の置換は、安定な（オキシド）ニトリドベリレート、（オキシド）ナイトライドベリレート、又は（オキシド）ナイトライドベリレートアルミネートのホスト格子の合成を可能にする。

一部の実施形態において、ホスト格子は、例えば［ＢｅＮ_３］^７−、［ＢｅＮ_２Ｏ］^６−、［ＢｅＮＯ_２］^５−、及び［ＢｅＯ_３］^４−などの、平面三角形ベリリウム担持構造を含む。一部の実施態様において、ホスト格子は、例えば［ＢｅＮ_４］^１０−、［ＢｅＯＮ_３］^９−、［ＢｅＯ_２Ｎ_２］^８−、［ＢｅＯ_３Ｎ］^７−、［ＢｅＯ_４］^６−などの、四面体ベリリウム担持構造を含む。Ｂｅ^２＋は、それら三角形又は四面体の中心イオンであり得る。

ここに記載されるホスト格子では、ドーパント種は、例えば、Ｅｕ^２＋、Ｃｅ^３＋、又は他の好適なドーパント種とし得る。

一部の実施形態に従った蛍光体は、公知の蛍光体の系に対して利点を有し得る。一部の実施形態に従った蛍光体は、ＰＣＬＥＤの信頼性ある動作に関して、高度に安定であり得る。一部の実施形態に従った蛍光体は、高い変換効率に関して、大きい光学バンドギャップを持ち得る。大きい光学バンドギャップは、例えばＬＥＤの動作中に経験される温度などの昇温下で発生し得る非放射性の脱励起過程に対する大きいエネルギー障壁を提供するために望ましいものである。この高いバンドギャップと、伝導帯に対する、５ｄ^１→４ｆ^ｎ−１型アクチベータイオンの励起状態の、大きめのエネルギー距離とに起因して、Ｅｕ^２＋及び／又はＣｅ^３＋でドープされたニトリドベリレート蛍光体は、より高い温度において、熱的脱励起によるルミネセンス損失が低いことを示す（すなわち、ニトリドベリレート蛍光体は、より長いルミネセンス寿命と、より高い量子効率とを持ち得る）。一部の実施形態に従った蛍光体は、化学的に不活性であり得る。一部の実施形態に従った蛍光体は、望ましい小さなストークスシフト及び狭帯域発光を呈し得る。一部の実施形態に従った蛍光体は、ＰＣＬＥＤでの使用に望ましいルミネセンス特性を持ち得る。

一部の実施形態において、上述のように、Ｂｅ^２＋は、より大きい同族体であるＭｇ^２＋を部分的又は完全に置換し得る。黄色から赤色のスペクトル範囲内にピーク波長を持つＥｕ^２＋ルミネセンスを示すこのような蛍光体材料の例は、例えば、Ｓｒ_２（Ｍｇ_１−ｘＢｅ_ｘ）_１−ｙＬｉ_０．５ｙＡｌ_{５＋０．５ｙ}Ｎ_７：Ｅｕ（０＜ｘ≦１，０≦ｙ≦１，Ｋ_２Ｚｎ_６Ｏ_７構造型）、ＳｒＭｇ_３−ｘＢｅ_ｘＳｉＮ_４：Ｅｕ（０＜ｘ≦２，ＮａＬｉ_３ＳｉＯ_４又はＫＬｉ_３ＧｅＯ_４構造型）、及びＳｒＭｇ_２−ｘＢｅ_ｘＡｌ_２Ｎ_４：Ｅｕ（０＜ｘ≦３、ＵＣｒ_４Ｃ_４構造型）を含む。

一部の実施形態において、上述のように、Ｂｅ^２＋は、Ｌｉを部分的又は完全に置換し得る。［Ｌｉ，Ｓｉ］対が等電子数の［Ｂｅ，Ａｌ］対によって置換されるようにＳｉ／Ａｌ比を変えることによって、電荷がバランスされる。緑色スペクトル範囲内で効率的な狭帯域発光を示すこのような蛍光体材料の例は、例えば、ＭＬｉ_２−ｘＢｅ_ｘＡｌ_２＋ｘＳｉ_２−ｘＮ_６：Ｅｕ（０＜ｘ≦２，Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ；ＢａＬｉ_２Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｎ_６構造型）及びＭ_２Ｌｉ_１−ｘＢｅ_ｘＡｌ_１＋ｘＳｉ_７−ｘＮ_１２：Ｅｕ（０＜ｘ≦１，Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ；Ｂａ_２ＬｉＡｌＳｉ_７Ｎ_１２構造型）を含む。

上述の化合物の一部、及び他の同形若しくは同型の異形は、構造構築ブロックとして［ＢｅＮ_４］^１０−ユニットを含み、構造内のルミネセントＥｕ^２＋カチオンの８立方体配位（eight-fold cuboidal coordination）を示す。

一部の実施態様において、ニトリドベリレート蛍光体は、Ｍ_１−ｘＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ_ｘ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）又はＭ_１−ｘＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕ_ｘ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），０＜ｘ＜０．１あり、一部の実施態様において、０．００５≦ｘ≦０．０５である。

一部の実施形態に従ったニトリドベリレート蛍光体は、好適な出発原料を用いることによって調合されることができ、好適な出発原料は、例えば、ベリリウム粉末、窒素雰囲気若しくはアンモニア雰囲気中でベリリウム粉末を加熱することによって最良に調合されるものである窒化ベリリウム（Ｂｅ_３Ｎ_２）、ベリリウムアミドＢｅ（ＮＨ_２）_２、酸化ベリリウム、ハロゲン化ベリリウム、フッ化アンモニウムベリリウム（（ＮＨ_４）_２ＢｅＦ_４）、又は他の好適な出発原料を含む。

上述の蛍光体材料は、例えば、粉末形態、セラミック形態、又は他の好適形態で製造されることができる。蛍光体材料は、例えば予め製造されたガラス若しくはセラミックタイルなど、光源とは別に形成されて光源とは別にハンドリングされることができる構造体に形成されてもよいし、例えば光源上に若しくは光源より上に形成されたコンフォーマルな若しくはその他のコーティングなど、光源とともにその場（インサイチュ）形成される構造に形成されてもよい。

一部の実施形態において、上述の蛍光体は、例えば透明マトリックス、ガラスマトリックス、セラミックマトリックス、又は他の好適な材料若しくは構造などの中に分散された粉末とし得る。マトリックス内に分散された蛍光体は、例えば、光源の上に配置されるタイルへと個片化され又はその他の方法で形成され得る。ガラスマトリックスは、例えば、１０００℃未満の軟化点を持つ低融点ガラス、又は他の好適なガラス若しくは他の透明材料とし得る。一部の実施態様において、低融点ガラスは、６００℃未満の軟化点と、１．７５よりも高い屈折率とを持つホウ酸亜鉛ビスマスガラスの系列に属する。一部の実施形態において、低融点ガラスは更に、バリウム及び／又はナトリウムを含んでもよく、５００℃未満の軟化点と、１．８よりも高い屈折率とを有し得る。セラミックマトリックス材料は、例えば、ＣａＦ２などのフッ化物塩又は他の好適材料とすることができる。

上述の蛍光体は、粉末形態で使用されてもよく、例えば、粉末蛍光体を例えばシリコーンなどの透明材料と混ぜ合わせ、その混合物を、光源からの光の経路内にディスペンスする又はその他の方法で配置することによって使用され得る。粉末形態において、蛍光体の平均粒子サイズ（例えば、粒子直径）は、一部の実施形態において１μｍ以上、一部の実施形態において５０μｍ以下、一部の実施形態において５μｍ以上、そして、一部の実施形態において２０μｍ以下とし得る。例えば、吸収特性及びルミネセンス特性を改善するため、及び／又は材料の機能寿命を延ばすために、個々の蛍光体粒子又は粉末蛍光体層が、一部の実施形態において例えばケイ酸塩、リン酸塩、及び／又は１つ以上の酸化物などの、１つ以上の材料で被覆されてもよい。

上述の蛍光体は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む光源で使用され得る。発光ダイオードによって発せられた光が、本発明の実施形態に従った蛍光体によって吸収されて、異なる波長で放たれる。図１は、好適な発光ダイオードの一例である青色光を発するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤを示している。

以下の例において、半導体発光デバイスは、青色光又はＵＶ光を発するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤであるが、例えばレーザダイオードなどの、ＬＥＤ以外の半導体発光デバイスや、例えば他のＩＩＩ−Ｖ族材料、ＩＩＩ族リン化物、ＩＩＩ族ヒ化物、ＩＩ−ＶＩ族材料、ＺｎＯ、又はＳｉ系材料などの、他の材料系からなる半導体発光デバイスが使用されてもよい。特に、上述の蛍光体は、例えば、青色（４２０−４７０ｎｍ）内又はＵＶ波長域内のいずれかで発光するＬＥＤなどの光源によってポンプされ得る。

図１は、本発明の実施形態で使用され得るＩＩＩ族窒化物ＬＥＤ１を例示している。如何なる好適な半導体発光デバイスが使用されてもよく、本発明の実施形態は、図１に例示されるデバイスに限定されるものではない。図１のデバイスは、技術的に知られているように、成長基板１０上にＩＩＩ族窒化物半導体構造１４を成長させることによって形成される。成長基板はしばしばサファイアであるが、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ又は複合基板など、如何なる好適基板であってもよい。ＩＩＩ族窒化物半導体構造が上に成長される成長基板の表面は、成長前にパターン加工、粗面加工、又はテクスチャ加工されてもよく、そうすることはデバイスからの光取り出しを向上させ得る。成長表面とは反対側の成長基板の表面（すなわち、フリップチップ構成において光の大部分がそれを通して取り出される表面）は、成長の前又は後にパターン加工、粗面加工、又はテクスチャ加工されてもよく、そうすることはデバイスからの光取り出しを向上させ得る。

半導体構造は、ｎ型領域とｐ型領域との間に挟まれた発光領域又は活性領域を含む。先ず、ｎ型領域１６が成長され得る。ｎ型領域１６は、異なる組成及びドーパント濃度の複数の層を含み得る。該複数の層は、例えば、ｎ型あるいは意図的にはドープされないものとし得るバッファ層若しくは核生成層などのプリパレーション層及び／又は成長基板の除去を容易にするように設計される層と、発光領域が効率的に発光するのに望ましい特定の光学特性、材料特性若しくは電気特性に合わせて設計されるｎ型、若しくはｐ型であってもよいデバイス層とを含み得る。ｎ型領域の上に、発光領域又は活性領域１８が成長される。好適な発光領域の例は、単一の厚い若しくは薄い発光層、又はバリア層によって分離された複数の薄い若しくは厚い発光層を含んだマルチ量子井戸発光領域を含む。次いで、発光領域の上に、ｐ型領域２０が成長され得る。ｎ型領域と同様に、ｐ型領域は、異なる組成、厚さ及びドーパント濃度の複数の層を含むことができ、該複数の層は、意図的にはドープされていない層又はｎ型層を含んでいてもよい。

成長後、ｐ型領域の表面上にｐコンタクトが形成される。ｐコンタクト２１は、しばしば、例えば反射メタル及びガードメタルなどの複数の導電層を含む。ガードメタルは、反射メタルのエレクトロマイグレーションを防止あるいは抑制し得る。反射メタルは銀であることが多いが、如何なる好適な１つ以上の材料が使用されてもよい。ｐコンタクト２１を形成した後、ｎコンタクト２２が上に形成されるｎ型領域１６の部分を露出させるよう、ｐコンタクト２１、ｐ型領域２０及び活性領域１８の一部が除去される。ｎコンタクト２２とｐコンタクト２１は、例えばシリコンの酸化物又はその他の好適材料などの誘電体２４で充填され得る間隙２５によって、互いに電気的に分離（アイソレート）される。複数のｎコンタクトビアが形成されてもよく、ｎコンタクト２２及びｐコンタクト２１は、図１に例示される構成に限定されるものではない。ｎ及びｐコンタクトは、技術的に知られているように、誘電体／金属スタックを有するボンドパッドを形成するように再分配されてもよい。

ＬＥＤへの電気接続を形成するため、１つ以上のインターコネクト２６及び２８が、ｎコンタクト２２及びｐコンタクト２１の上に形成され、あるいはそれらに電気的に接続される。図１では、インターコネクト２６がｎコンタクト２２に電気的に接続されている。インターコネクト２８がｐコンタクト２１に電気的に接続されている。インターコネクト２６及び２８は、誘電体層２４及び間隙２７によって、ｎ及びｐコンタクト２２及び２１から電気的に分離されるとともに互いから電気的に分離される。インターコネクト２６及び２８は、例えば、はんだ、スタッドバンプ、金層、又はその他の好適構造とし得る。

基板１０は、薄化されてもよく、あるいは完全に除去されてもよい。一部の実施態様において、薄化することによって露出された基板１０の表面が、光取り出しを向上させるためにパターン加工、テクスチャ加工、又は粗面加工される。

本発明の実施形態に従った光源では、如何なる好適な発光デバイスが使用されてもよい。本発明は、図１に例示した特定のＬＥＤに限定されるものではない。以降の図では、例えば図１に例示したＬＥＤなどの光源をブロック１によって示す。

図２、３、及び４は、ＬＥＤ１と波長変換構造３０とを組み合わせるデバイスを例示している。波長変換構造３０は、上述の実施形態及び例に従った１つ以上の蛍光体を含み得る。

図２では、波長変換構造３０がＬＥＤ１に直に接続されている。例えば、波長変換構造は、図１に示した基板１０に直に接続されることができ、あるいは、基板１０が除去されている場合には、半導体構造に直に接続されることができる。

図３では、波長変換構造３０が、ＬＥＤ１に直に接続されずに、ＬＥＤ１に近接して配置されている。例えば、波長変換構造３０は、接着層３２、小さい空隙、又は他の好適な構造によって、ＬＥＤ１から離隔され得る。ＬＥＤ１と波長変換構造３０との間の間隔は、例えば、一部の実施形態において５００μｍ未満とし得る。

図４では、波長変換構造３０がＬＥＤ１から離間されている。ＬＥＤ１と波長変換構造３０との間の間隔は、例えば、一部の実施形態においてミリメートルオーダーとし得る。このようなデバイスは、“遠隔蛍光体”デバイスとして参照されることがある。

波長変換構造３０は、正方形、長方形、多角形、六角形、円形、又は他の好適形状とし得る。波長変換構造は、ＬＥＤ１と同じサイズ、ＬＥＤ１よりも大きいサイズ、又はＬＥＤ１よりも小さいサイズとし得る。

複数の波長変換材料及び複数の波長変換構造を単一のデバイス内で使用することができる。波長変換構造の例は、ルミネセントセラミックタイル；ロール、キャスト、又はその他の方法でシートへと形成される例えばシリコーン又はガラスなどの透明材料内に置かれ、次いで個々の波長変換構造へと個片化される粉末蛍光体；ＬＥＤ１の上にラミネート又はその他の方法で配置され得るものであるフレキシブルシートへと形成される例えばシリコーンなどの透明材料内に置かれる粉末蛍光体などの波長変換構造；例えばシリコーンなどの透明材料と混合されて、ＬＥＤ１の上にディスペンス、スクリーン印刷、ステンシル、成形、又はその他の方法で配置される粉末蛍光体などの波長変換材料；並びに、電気泳動、蒸着、又はその他の好適タイプの堆積によってＬＥＤ１上又は別の構造体上にコーティングされる波長変換材料を含む。

デバイスはまた、上述の蛍光体に加えて、例えばコンベンショナルな蛍光体、有機蛍光体、量子ドット、有機半導体、ＩＩ−ＶＩ族若しくはＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族若しくはＩＩＩ−Ｖ族半導体量子ドット若しくはナノ結晶、染料、ポリマー、又は発光するその他の材料などの他の波長変換材料を含んでもよい。

波長変換材料は、ＬＥＤによって発せられた光を吸収して、１つ以上の異なる波長の光を発する。ＬＥＤによって発せられた未変換の光が、この構造から取り出される光の最終的なスペクトルの一部をなすことが多いが、必ずしもそうである必要はない。特定の用途に所望される又は必要とされるように、構造から取り出される光のスペクトルを調整するために、複数の異なる波長の光を放つ複数の波長変換材料が含められてもよい。

複数の波長変換材料は、一緒に混ぜ合わされてもよいし、別々の構造として形成されてもよい。

一部の実施形態において、例えば光学性能を改善する材料、散乱を促進する材料、及び／又は熱性能を改善する材料など、他の材料が、波長変換構造又はデバイスに付加されてもよい。

例
一部の実施形態において、蛍光体は、ＡＥ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ；ＲＥ＝Ｅｕ，Ｃｅ；０＜ｘ＜０．１；０≦ｙ＜１であるＡＥ_１−ｘＲＥ_ｘＢｅ_１−ｙＡｌ_０．５ｙＳｉ_{２＋０．５ｙ}Ｎ_{４＋０．５ｙ}とし得る。

１． ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ（３．３％）
ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕは、Ｓｒ（ＮＨ_２）_２、Ｂｅ_３Ｎ_２、Ｓｉ（ＮＨ）_２、及びドーパントとしてのＥｕＦ_３から、１５００℃で窒素雰囲気及び大気圧の下で調合され得る。一例において、３５．９ｇ（０．３モル）のＳｒ（ＮＨ_２）_２、３．６ｇ（０．０７モル）のＢｅ_３Ｎ_２、１７．４ｇ（０．３モル）の“Ｓｉ（ＮＨ）_２”、及び０．６ｍｇ（０．０１モル）のＥｕＦ_３を混合し、１５００℃で６時間、窒素雰囲気下で焼結させる。この材料は、板状粒子を示し、例えばボールミリングによって、粉末形態へと脱凝集及び粉砕され得る。

図５は、ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕルミネセント材料（Ｃｕ Ｋα放射）の粉末Ｘ線回折パターン（上のカーブ）とリートベルト精密化（下のカーブ）である。下側のカーブの下の垂直マークは、ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕの反射位置である。アスタリスクは、未知の不純物相を示している。

高度に縮合されたニトリドベリロシリケートＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕは、ＳｒＢｅ_３Ｏ_４と同形の六方晶系空間群：
（外１）

で結晶化し、セルパラメータはａ＝４．８６０８２（２）及びｃ＝９．４２２６３（４）Åである。図６は、ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕの結晶構造を示している。図７は、ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ材料におけるＳｒの配位圏を示している。ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕの結晶構造は、２つの構築ユニットから構築されており、平面三角形［ＢｅＮ_３］^７−ユニット４２が、角を共有する２つのＳｉＮ_４四面体から構築された［Ｓｉ_２Ｎ_７］^６−ユニット４４によって、共通の角で接続されて、３Ｄネットワーク構造を構築している。ＳｉＮ_４四面体の底面、ＢｅＮ_３三角形、及び３つのＮ１原子のエンプティリングは、（００１）面内の正三角形の層を形成する。ＳｉＮ_４四面体の底面、ＢｅＮ_３三角形、及び３つのＮ１原子のエンプティリングは、（００１）面内の正三角形の層を形成する。Ｓｉ−Ｎ２−Ｓｉ角は１８０°である。従って、Ｎ２は、ワイコフ位置２ｃによって特徴付けられる格子サイトを占有する。Ｓｒ（図６の４６、図７の５４）はＮ（図７の５２）によって９配位される。上下に位置するＳｉＮ_４四面体からの６個のＮ原子は、規則的な三方晶系プリズムを形成する。赤道面に３個のＮ原子が位置し、６０°のＮ２−Ｓｒ−Ｎ２角を持つ。

下の表は、ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ構造の原子パラメータである。原子は、特定のワイコフ位置の格子サイトを占有する種である。ｘ／ａ、ｙ／ｂ、ｚ／ｃという見出しは、格子定数ａ、ｂ、及びｃによって規定される結晶格子内の原子位置の座標を指す。単斜晶系の格子系では、ａ≠ｂ≠ｃ、且つα＝γ＝９０°、且つβ≠９０°である。

電子密度マップは、０，０，１／４及び０，０，１／４±ｚに、付加的な無秩序／占有不足を指し示す少量の電子密度を示す。０，０，０及び０，０，１の２つのＢｅ原子が、別の［Ｓｉ_２Ｎ_７］^６−ユニットで置換されて、それが、より強い縮合につながり得る。この現象はＳｒ_２Ｂ_２−２ｘＳｉ_２＋３ｘＡｌ_２−ｘＮ_８＋ｘにおいても見られる。ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕの電子密度スキャンは、１：２のＳｒ：Ｓｉ比を示す。Ｂｅは、低原子量に起因して、電子密度走査によって解析するのが難しい。

図８は、３８５ｎｍで励起されるとき（下のカーブ）及び４５０ｎｍで励起されるとき（上のカーブ）の、ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ（３．３％）の発光スペクトルを示している。発光は、橙色−赤色スペクトル域に位置し、〜６１５ｎｍピーク位置、及び９５ｎｍのスペクトル半値幅を持つ。

一部の実施形態において、蛍光体は、ＡＥ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ；ＲＥ＝Ｅｕ，Ｃｅ；０＜ｘ＜０．１；０≦ｙ≦２；０≦ｚ≦１であるＡＥ_１−ｘＲＥ_ｘＢｅ_{６−ｙ−ｚ}Ｍｇ_ｙＡｌ_ｚＯ_１−ｚＮ５_＋ｚであってもよい
２． ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕ
ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕは、１５００℃で大気圧の下で合成される。一例において、２３．９ｍｇ（０．２ミリモル）のＳｒ（ＮＨ_２）_２、３．６ｍｇ（０．０７ミリモル）のＢｅ_３Ｎ_２、２３．３ｍｇ（０．４ミリモル）の“Ｓｉ（ＮＨ）_２”、及び０．４ｍｇ（０．０１ミリモル）のＥｕＦ_３を混合し、１５００℃で６時間、Ｈ_２／Ｎ_２（５／９５）雰囲気下で焼結させる。この蛍光体原料は、大きい結晶凝集体（＞１００μｍ）を示し、例えばボールミリング又は他の好適技術によって、粉末形態へと脱凝集及び粉砕され得る。

ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕは、空間群Ｃ２／ｃ（Ｎｏ．１５）で結晶化し、セルパラメータは、ａ＝１３．９２８３（１４）Å、ｂ＝５．７５８２（６）Å、及びｃ＝４．９９０８（５）Å、β＝９０．１９５（１）である。Ｃ２／ｃは、“INTERNATIONAL TABLES FOR CRYSTALLOGRAPHY，Volume A1，SYMMETRY RELATIONS BETWEEN SPACE GROUPS”（H．Wondratscheck及びU．Mueller編，Kluwer Academic Publishers，Dordrecht，2004）に従った、結晶格子の対称性を記述する結晶学的空間群のシンボルである。下の表は、ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４結晶構造の原子パラメータをまとめたものである。原子は、特定のワイコフ位置の格子サイトを占有する種である。ｘ／ａ、ｙ／ｂ、ｚ／ｃという見出しは、格子定数ａ、ｂ、及びｃによって規定される結晶格子内の原子位置の座標を指す。単斜晶系の格子系では、ａ≠ｂ≠ｃ、且つα＝γ＝９０°、且つβ≠９０°である。

図９は、ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕの結晶構造を示している。図１０は、ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕルミネセント材料のＸ線回折パターン（上のカーブ）とリートベルト精密化（下のカーブ）である。

高度に縮合されたオキソニトリドベリレートＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕは、単斜晶系空間群Ｃ２／ｃ（Ｎｏ．１５）にて結晶化する。疑似斜方晶系のメトリックが、Ｓｒ１及びＯ１の位置によって指し示されるが、ＢｅＮ４四面体の配置によって中断される。これは、疑似斜方晶系のメトリック及びβ＝９０．１９５（１）°の逸脱を有する僅かに歪んだ単斜対称につながる。この逸脱は、単斜晶系空間群Ｃ２／ｃを裏付ける分裂反射を指し示すＰＸＲＤリートベルト精密化（図１０）によって支持されている。

この結晶構造は、図９に示される高度に縮合された３Ｄネットワークとして記述されることができる。Ｓｒ［Ｂｅ_６ＯＮ_４］は、エッジ共有するＢｅＮ_４四面体の層から構築され、これは、ニトリドシリケート及びアルミネート構造（κ≦１）から知られている値を超えるκ＝６／５という極めて大きい度合いの縮合をもたらす。各ＢｅＮ_４四面体６２が、３つのＢｅＮ_４四面体と共通のエッジを共有して、僅かに傾斜した、高度に縮合した層をもたらす。これらの層が、Ｏを共有する２つのＢｅＯＮ_３四面体６４によって相互接続され、ＢｅＮ_４四面体との共通エッジによってこれらの層に接続されたＢｅ_２ＯＮ_６ユニットを構築する。この、４つのＢｅＮ_４四面体の頂点共有と１つのＢｅＯＮ_３四面体との組み合わせの結果として、Ｎ原子が５つのＢｅＸ_４（Ｘ＝Ｏ，Ｎ）四面体に架かる（Ｂｅは図９で７０によって示されている）。

層間及びＢｅ_２ＯＮ_６ユニット間の更なる空間が、Ｓｒ原子６０によって占有される。Ｓｒ原子６０は、２．７Åと３．１Åとの間の距離を持つ６個のＮ ６６、２．６Å（３ｘ）の距離にある赤道上の４つのＯ ６８、並びに１つのもっと遠いＯ（３．１Å）によってアンチプリズム配位している。

図１１は、ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕの励起スペクトル及び発光スペクトルを例示している。黒色のカーブが励起スペクトルであり、灰色のカーブが４５０ｎｍ励起での発光スペクトルである。発光ピークはλ_ｅｍ＝４９５ｎｍにあり、スペクトル半値全幅（ｆｗｈｍ）＝３５ｎｍ（１４２０ｃｍ^−１）である。

本発明を詳細に説明したが、当業者が認識するように、本開示を所与として、ここに記載の発明概念の精神から逸脱することなく、本発明に変更が為され得る。故に、本発明の範囲は、図示して説明した特定の実施形態に限定されるものではない。

Claims (9)

1. 平面三角形ＢｅＮ_３構造及び四面体Ｂｅ（Ｎ，Ｏ）_４構造のうちの一方を有するホスト格子と、
   ドーパント種と、
   を有するルミネセント材料。
2. 前記ドーパント種は、Ｅｕ及びＣｅのうちの一方である、請求項１に記載のルミネセント材料。
3. 前記ホスト格子はＳｒＢｅ_６ＯＮ_４である、請求項１に記載のルミネセント材料。
4. 前記ホスト格子はＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４である、請求項１に記載のルミネセント材料。
5. 前記ホスト格子はＭ_１−ｘＢｅＳｉ_２Ｎ_４（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）であり、前記ドーパント種はＥｕ_ｘである、請求項１に記載のルミネセント材料。
6. 前記ホスト格子はＭ_１−ｘＳｒＢｅ_６ＯＮ_４（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）であり、前記ドーパント種はＥｕ_ｘである、請求項１に記載のルミネセント材料。
7. 光源と、
   前記光源によって放たれる光の経路内に配置されたニトリドベリレート蛍光体であり、平面三角形ＢｅＮ_３構造及び四面体Ｂｅ（Ｎ，Ｏ）_４構造のうちの一方を有するニトリドベリレート蛍光体と、
   を有するデバイス。
8. 前記ニトリドベリレート蛍光体は透明マトリックス内に配置されている、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記ニトリドベリレート蛍光体は、ＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕ、ＳｒＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ、Ｍ_１−ｘＢｅＳｉ_２Ｎ_４：Ｅｕ_ｘ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）、及びＭ_１−ｘＳｒＢｅ_６ＯＮ_４：Ｅｕ_ｘ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）からなる群から選択されている、請求項７に記載のデバイス。

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