JP5190835B2 - 多元系酸窒化物蛍光体の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)母体結晶を構成する元素の単体あるいは構成元素の合金と、母体結晶を構成する元素の窒化物と、母体結晶を構成する元素の酸化物と、発光中心となる元素の単体及びその元素の化合物の少なくとも1種類とを含む原料を、窒素を除く構成元素の割合が目的とする組成の構成比となるように調合し、窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いた燃焼合成により、多元系酸窒化物を母体結晶とする蛍光体を製造することからなる蛍光体の製造方法であって、
ケイ素と窒化ケイ素の混合物、あるいはケイ素と窒化ケイ素と酸化ケイ素の混合物に、アルミニム、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムの少なくとも1種類を、窒素を除く構成元素の割合が、β型サイアロンの一般式(Si 6−z Al z O z N 8−z ,0<z≦4.2)において、0<z≦2の範囲となるように秤量し、かつ発光中心を形成する元素Meの単体及びその化合物の少なくとも1種類を、β型サイアロンを母体結晶とする蛍光体の形式的な化学式、
Me x Si 6−z Al z O z N 8−z においてx=0.002から0.7の範囲となるように添加し、これらの原料粉末の混合物を、耐圧気密容器に充填し、1気圧以上の窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いて燃焼合成することにより、β型サイアロンを母体結晶とする酸窒化物蛍光体を製造することを特徴とする蛍光体の製造方法。
(2)母体結晶を構成する元素の単体あるいは構成元素の合金と、母体結晶を構成する元素の窒化物と、母体結晶を構成する元素の酸化物と、発光中心となる元素の単体及びその元素の化合物の少なくとも1種類とを含む原料を、窒素を除く構成元素の割合が目的とする組成の構成比となるように調合し、窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いた燃焼合成により、多元系酸窒化物を母体結晶とする蛍光体を製造することからなる蛍光体の製造方法であって、
ケイ素と窒化ケイ素の混合物、あるいはケイ素と窒化ケイ素と酸化ケイ素の混合物に、アルミニム、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムの少なくとも1種類と、金属元素Me(Meは、Li、Ca、Mg、Y、又はLaとCeを除くランタニド金属)の単体あるいはその化合物と、更に発光中心を形成する元素の単体及びその化合物の少なくとも1種類を、窒素を除く構成元素の割合が、α型サイアロン(MexSi 12−(m+n) Al (m+n) OnN 16−n 、x、m、nはα型サイアロン固溶体を形成する組成範囲の値である。)となるように秤量し、
これらの原料粉末の混合物を、耐圧気密容器に充填し、1気圧以上の窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いて燃焼合成することにより、α型サイアロンを母体結晶とする酸窒化物蛍光体を製造することを特徴とする蛍光体の製造方法。
(3)発光中心となる元素が、Mn,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luから選択される1種である、前記(1)又は(2)に記載の蛍光体の製造方法。
(4)α型サイアロンの母体結晶を形成する侵入型元素Meの出発原料としてCaの化合物を、発光中心を形成する希土類元素としてEuを用いる、前記(2)に記載の蛍光体の製造方法。
本発明では、多元系酸窒化物蛍光体の燃焼合成のための出発原料としては、窒素と反応して持続的な燃焼を可能とするための原料に、構成元素の酸化物及び蛍光体特性を発現させるための発光中心となる元素を含有する原料を添加したものが用いられる。前者の原料としては、多元系酸窒化物を構成する金属元素、シリコンなどの半金属元素の単体、これらの元素の水素化物、ケイ化物などの化合物及びこれらの元素の合金などが挙げられる。
(1)本発明により、多元系酸窒化物蛍光体の高効率かつ安価な製造方法を提供することができる。
(2)本発明では、優れた安定性と高い発光輝度を持つ多元系酸窒化物蛍光体材料を、安価な原料を用い、短時間かつ効率的に合成することが可能な多元系酸窒化物蛍光体材料の製造方法を提供することができる。
(3)燃焼合成を利用して、多元系酸窒化物を母材結晶とする蛍光体粉末を製造する方法を提供することができる。
(4)前記蛍光体を発光させることから成る光源を提供することが可能となる。
(5)励起・発光特性を制御しやすい、幅広い固溶体域を持つ化合物から成る、LED用途に好適な多元系窒化物蛍光体を提供することが可能となる。
(6)出発原料として、金属あるいは半金属合金元素の合金を用いることができ、発光中心を母体結晶中に均質に固溶させることが可能であり、高い発光効率を持つ蛍光体を作製することができる。
比較実験として、窒化物原料と酸化物原料を混合し、窒素中で高温に加熱する、燃焼合成によらない従来の手法についても実施例1の組成で検討した。出発原料として、α−Si3N4粉末(純度>99.9%)、シリカ(SiO2,純度>99.9%)、窒化アルミニウム(AlN,純度>99.9%)、酸化アルミニウム(Al2O3,純度>99.99%)、酸化ユーロピウム(Eu2O3,純度99.99%)を用いた。それぞれの非酸化物中の不純物酸素量は、実施例1と同じである。
Claims (4)
- 母体結晶を構成する元素の単体あるいは構成元素の合金と、母体結晶を構成する元素の窒化物と、母体結晶を構成する元素の酸化物と、発光中心となる元素の単体及びその元素の化合物の少なくとも1種類とを含む原料を、窒素を除く構成元素の割合が目的とする組成の構成比となるように調合し、窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いた燃焼合成により、多元系酸窒化物を母体結晶とする蛍光体を製造することからなる蛍光体の製造方法であって、
ケイ素と窒化ケイ素の混合物、あるいはケイ素と窒化ケイ素と酸化ケイ素の混合物に、アルミニム、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムの少なくとも1種類を、窒素を除く構成元素の割合が、β型サイアロンの一般式(Si 6−z Al z O z N 8−z ,0<z≦4.2)において、0<z≦2の範囲となるように秤量し、かつ発光中心を形成する元素Meの単体及びその化合物の少なくとも1種類を、β型サイアロンを母体結晶とする蛍光体の形式的な化学式、
Me x Si 6−z Al z O z N 8−z においてx=0.002から0.7の範囲となるように添加し、これらの原料粉末の混合物を、耐圧気密容器に充填し、1気圧以上の窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いて燃焼合成することにより、β型サイアロンを母体結晶とする酸窒化物蛍光体を製造することを特徴とする蛍光体の製造方法。 - 母体結晶を構成する元素の単体あるいは構成元素の合金と、母体結晶を構成する元素の窒化物と、母体結晶を構成する元素の酸化物と、発光中心となる元素の単体及びその元素の化合物の少なくとも1種類とを含む原料を、窒素を除く構成元素の割合が目的とする組成の構成比となるように調合し、窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いた燃焼合成により、多元系酸窒化物を母体結晶とする蛍光体を製造することからなる蛍光体の製造方法であって、
ケイ素と窒化ケイ素の混合物、あるいはケイ素と窒化ケイ素と酸化ケイ素の混合物に、アルミニム、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムの少なくとも1種類と、金属元素Me(Meは、Li、Ca、Mg、Y、又はLaとCeを除くランタニド金属)の単体あるいはその化合物と、更に発光中心を形成する元素の単体及びその化合物の少なくとも1種類を、窒素を除く構成元素の割合が、α型サイアロン(MexSi 12−(m+n) Al (m+n) OnN 16−n 、x、m、nはα型サイアロン固溶体を形成する組成範囲の値である。)となるように秤量し、
これらの原料粉末の混合物を、耐圧気密容器に充填し、1気圧以上の窒素を含む雰囲気中で自己伝播する燃焼反応を用いて燃焼合成することにより、α型サイアロンを母体結晶とする酸窒化物蛍光体を製造することを特徴とする蛍光体の製造方法。 - 発光中心となる元素が、Mn,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luから選択される1種である、請求項1又は2に記載の蛍光体の製造方法。
- α型サイアロンの母体結晶を形成する侵入型元素Meの出発原料としてCaの化合物を、発光中心を形成する希土類元素としてEuを用いる、請求項2に記載の蛍光体の製造方法。
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