JP5565046B2 - Method for producing Li-containing α-sialon phosphor - Google Patents

Method for producing Li-containing α-sialon phosphor Download PDF

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Description

本発明は、照射光の一部を、それとは異なる波長の光に変換する機能を有する光機能材料の製造方法に関するものである。具体的には、紫外から青色の光源に好適な、希土類金属元素で賦活されたサイアロン系蛍光体の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an optical functional material having a function of converting a part of irradiated light into light having a different wavelength. Specifically, the present invention relates to a method for producing a sialon-based phosphor activated with a rare earth metal element suitable for an ultraviolet to blue light source.

近年、青色発光ダイオード(LED)が実用化されたことにより、この青色LEDを利用した白色LEDの開発が精力的に行われている。白色LEDは、既存の白色光源に較べ消費電力が低く、長寿命であるため、液晶パネル用バックライト、室内外の照明機器等への用途展開が進行している。   In recent years, blue light emitting diodes (LEDs) have been put into practical use, and white LEDs using the blue LEDs have been vigorously developed. White LEDs have lower power consumption and longer life than existing white light sources, and are therefore being used for backlights for liquid crystal panels, indoor and outdoor lighting devices, and the like.

現在、開発されている白色LEDは、青色LEDの表面にCeをドープしたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)を塗布したものである。しかしながら、CeをドープしたYAGの蛍光波長は530nm付近にあり、この蛍光の色と青色LEDの光を混合して白色光にすると、青みの強い白色光となり、良好な白色を得ることができない。   The white LED currently being developed is obtained by applying YAG (yttrium, aluminum, garnet) doped with Ce on the surface of a blue LED. However, the fluorescence wavelength of YAG doped with Ce is in the vicinity of 530 nm. If this fluorescent color and the light of a blue LED are mixed to form white light, white light with strong bluish light is obtained, and good white color cannot be obtained.

これに対して、希土類元素を賦活させたα−サイアロン系の蛍光体は、CeをドープしたYAGの蛍光波長より長い波長の蛍光を発生することが知られている(特許文献1参照)。このようなサイアロンの蛍光を用いて白色LEDを構成すると、YAGを用いた白色LEDよりも、色温度の低い電球色の白色LEDを作製することができる。   On the other hand, it is known that an α-sialon-based phosphor activated with a rare earth element generates fluorescence having a longer wavelength than that of Ce-doped YAG (see Patent Document 1). When a white LED is configured using such sialon fluorescence, a white LED with a light bulb color having a lower color temperature than a white LED using YAG can be produced.

また、非特許文献1では、サイアロン系蛍光体は、その組成式を MSi12−(m+n)Alm+n16−nで表すと、m=2.8で最高の強度になり、その時のピーク波長は595nm付近のものが得られている。この蛍光波長は、電球色のような色温度の低い白色LEDに適している。しかしながら、もっと色温度の高い昼白色、昼光色のような色温度の高い白色LEDを作製することはできない。 Further, in Non-Patent Document 1, when the composition formula of the sialon-based phosphor is expressed as M x Si 12- (m + n) Al m + n On N 16-n , m = 2.8 has the highest intensity, The peak wavelength at that time is about 595 nm. This fluorescent wavelength is suitable for a white LED having a low color temperature such as a light bulb color. However, white LEDs having higher color temperatures such as daylight white and daylight with higher color temperatures cannot be produced.

昼白色、昼光色は、照明のみならず液晶表示装置のバックライトなど用途が広く、社会的ニーズが電球色よりも大きい。そのため、サイアロン系蛍光体の蛍光の短波長化が望まれている。ところが、非特許文献1からも分かるように、Caを含むαサイアロン蛍光体では、蛍光波長が595nmより短波長側になると蛍光強度が低下していく。そのため、青色LEDと組み合わせて、高輝度の昼白色、昼光色のLEDを作製するのに適した短波長の蛍光を放出するサイアロン系蛍光体を作製するとは困難であった。   Daylight white and daylight colors are widely used not only for lighting but also for backlights of liquid crystal display devices, and societal needs are greater than those of light bulbs. Therefore, it is desired to shorten the wavelength of the fluorescence of the sialon phosphor. However, as can be seen from Non-Patent Document 1, in the α-sialon phosphor containing Ca, the fluorescence intensity decreases when the fluorescence wavelength is shorter than 595 nm. Therefore, it has been difficult to produce a sialon-based phosphor that emits short-wavelength fluorescence suitable for producing a high-brightness daylight white or daylight color LED in combination with a blue LED.

これを解決するために特許文献2においてLi(リチウム)含有α-サイアロン系蛍光体が開示されている。これはCa含有α−サイアロン系蛍光体にくらべ短波長の蛍光を放出することができる。   In order to solve this, Patent Document 2 discloses a Li (lithium) -containing α-sialon-based phosphor. This can emit fluorescence having a shorter wavelength than the Ca-containing α-sialon phosphor.

一般に、短波長の蛍光を発するサイアロンを得るには、特許文献3に示されるように、酸素含有量(組成式のn値)を大きくする必要がある。Li含有α-サイアロンにおいても、同様に、短波長の蛍光波長を得るには、酸素含有量を大きくする必要がある。   Generally, in order to obtain a sialon that emits short-wavelength fluorescence, as shown in Patent Document 3, it is necessary to increase the oxygen content (n value in the composition formula). Similarly, in the case of Li-containing α-sialon, it is necessary to increase the oxygen content in order to obtain a short fluorescence wavelength.

従来、Li含有α-サイアロンの焼成に用いる坩堝には、特許文献4に示すようなMo(モリブデン)容器、特許文献2に示すようなBN(窒化ホウ素)焼結体の坩堝が使用されている。このような非酸化物系坩堝を用いるのは、サイアロンが酸窒化物であるためであると考えられる。例えば、酸化物の坩堝を用いるとサイアロンは酸化を受け、サイアロンの分解を引き起こす原因になると予測される。ところが、本発明者らは、焼成に非酸化物系の坩堝を使用すると、酸化は避けられるが、酸素含有量が減少するという問題を引き起こすことを見出した。このため、Li含有α-サイアロンの特徴である短波長の蛍光を得ることには不利になる恐れがある。   Conventionally, as a crucible used for firing Li-containing α-sialon, a Mo (molybdenum) container as shown in Patent Document 4 and a BN (boron nitride) sintered body as shown in Patent Document 2 are used. . Such a non-oxide crucible is used because sialon is an oxynitride. For example, if an oxide crucible is used, sialon is expected to be oxidized and cause sialon decomposition. However, the present inventors have found that when a non-oxide crucible is used for firing, oxidation is avoided, but a problem that the oxygen content decreases is caused. For this reason, there exists a possibility that it may become disadvantageous to obtain the short wavelength fluorescence which is the characteristic of Li containing alpha-sialon.

以上のように、酸化防止と酸素含有量を上げるという立場から、Li含有α-サイアロンの場合、使用する坩堝に関しては、もっと詳細な検討を行う必要があると考えられる。   As described above, from the standpoint of preventing oxidation and increasing the oxygen content, it is considered that in the case of Li-containing α-sialon, it is necessary to conduct a more detailed study on the crucible to be used.

特開2002−363554号公報JP 2002-363554 A WO2007/004493 A1WO2007 / 004493 A1 WO2007/004492 A1WO2007 / 004492 A1 特開2004−67837号公報JP 2004-67837 A

J. Phys. Chem. B 2004,108, 12027−12031J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12027-12031

本発明は、上記のようなサイアロン系蛍光体の問題点を解決するためになされたもので、Li含有α-サイアロンの高蛍光強度と短波長化を両立させ、青色LEDと組み合わせて、昼白色や昼光色の白色発光ダイオードを作製することが可能な蛍光色を発する蛍光体を提供することを目的とする。   The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems of sialon-based phosphors, and achieves both high fluorescence intensity and shorter wavelength of Li-containing α-sialon, combined with a blue LED, daylight white Another object of the present invention is to provide a fluorescent material that emits a fluorescent color capable of producing a white light emitting diode of daylight color.

本発明者らは、LiとEu(ユーロピウム)を含有するα−サイアロン系蛍光体において、詳細な研究を行い、意外にも、粉末混合物の焼成に用いる容器として、非酸化物系の坩堝を用いるよりも、アルミナ坩堝を用いることで、優れた蛍光強度と蛍光波長の短波化が可能であることを突き止めた。   The present inventors have conducted detailed studies on an α-sialon phosphor containing Li and Eu (europium), and surprisingly, a non-oxide crucible is used as a container used for firing a powder mixture. Rather, it was found that the use of an alumina crucible makes it possible to shorten the wavelength of the fluorescent light and the fluorescent light.

すなわち、本発明は、Euを付活したLi含有α-サイアロン系蛍光体の製造方法であって、相対密度が80%以上であるアルミナ坩堝を用いて加熱処理することを特徴とするLi含有α-サイアロン系蛍光体粉末の製造方法に関する。   That is, the present invention is a process for producing a Li-containing α-sialon-based phosphor activated with Eu, characterized in that heat treatment is performed using an alumina crucible having a relative density of 80% or more. -It relates to a method for producing sialon phosphor powder.

本発明のLi含有α−サイアロン系蛍光体は、焼成時に緻密なアルミナ坩堝を用いることにより、従来得られなかった高い蛍光強度と短波長化を両立でき、紫外または青色LEDを光源として、昼白色、昼光色の色を発する白色LEDなどの照明装置を提供することができる。   The Li-containing α-sialon-based phosphor of the present invention can achieve both high fluorescence intensity and shorter wavelength, which have not been obtained conventionally, by using a dense alumina crucible at the time of firing. An illumination device such as a white LED that emits a daylight color can be provided.

蛍光体(実施例1、比較例1)の蛍光及び励起スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence and excitation spectrum of fluorescent substance (Example 1, comparative example 1). 蛍光体(実施例1、比較例1)のSEM写真である。It is a SEM photograph of fluorescent substance (Example 1, comparative example 1). 結晶(実施例1、比較例1)のX線回折チャートを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction chart of a crystal | crystallization (Example 1, comparative example 1). 蛍光体(実施例4、比較例4〜6)の蛍光及び励起スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence and excitation spectrum of fluorescent substance (Example 4, Comparative Examples 4-6). 結晶(実施例4、比較例4〜6)のX線回折チャートを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction chart of a crystal | crystallization (Example 4, Comparative Examples 4-6).

以下、本発明について詳しく説明する。   The present invention will be described in detail below.

本発明のLi含有α−サイアロン系蛍光体は、一般式
LiEuSi12−(m+n)Al(m+n)n+δ16−n-δ (1)
で示される。ここで、Euの平均価数をaとすると、x+ya+δ=mである(但し、δ>0である)。
The Li-containing α-sialon-based phosphor of the present invention has the general formula Li x Eu y Si 12- (m + n) Al (m + n) On + δ N 16-n-δ (1)
Indicated by Here, when the average valence of Eu is a, x + ya + δ = m (where δ> 0).

また、一般式
LiEuSi12−(m+n)Al(m+n)16−n (2)
で示される。ここで、Euの平均価数をaとすると、x+ya=mであるLi含有α−サイアロンであっても良い。
Moreover, the general formula Li x Eu y Si 12- (m + n) Al (m + n) O n N 16-n (2)
Indicated by Here, if the average valence of Eu is a, Li-containing α-sialon in which x + ya = m may be used.

本発明は、Li含有α-サイアロンを焼成する際に緻密なアルミナ坩堝を用いることを特徴とする。   The present invention is characterized in that a dense alumina crucible is used when firing Li-containing α-sialon.

従来のLi含有α-サイアロン焼成では、Mo坩堝、BN坩堝を用いた焼成が行われている。そこで、我々もBN坩堝を用いて焼成を試みた。その結果、この方法では、長波長のLi含有α-サイアロンしか得ることはできなかった。この原因を調査したところ、BN坩堝を用いると、焼成の過程で酸素の減少が起こり、その結果、蛍光波長が長波長化していた。同時に、Liの蒸発が進むことも分かった。Liの蒸発が進むと、Li含有α-サイアロンは、蛍光強度が高くならないという問題があることにも気づいた。これは、BN坩堝が、窒化物製である事と、多孔質であるため、酸素とLiの蒸発を抑制出来ないためと考えられる。   In conventional Li-containing α-sialon firing, firing using a Mo crucible or a BN crucible is performed. Therefore, we also tried firing using a BN crucible. As a result, only long-wavelength Li-containing α-sialon could be obtained by this method. As a result of investigating the cause, when a BN crucible was used, oxygen decreased during the firing process, and as a result, the fluorescence wavelength was prolonged. At the same time, it turned out that the evaporation of Li progresses. As Li evaporation progressed, it was also noticed that Li-containing α-sialon had a problem that the fluorescence intensity did not increase. This is presumably because the BN crucible is made of nitride and is porous, so that the evaporation of oxygen and Li cannot be suppressed.

短波長で蛍光強度が高いLi含有α-サイアロンを得るためには、焼成過程で酸素の減少とLiの蒸発を抑制し、Li含有α-サイアロン中の酸素とLiを増加させる必要がある。緻密なアルミナ坩堝を用いると、Li含有α-サイアロン中の酸素の蒸発と、Liの減少を抑制できる。その理由は、坩堝の材質が酸化物であるため、焼成中に高い酸素分圧の状態を保持できるということと、緻密な坩堝による、坩堝外へのLiの拡散を防止できるためと考えられる。このため、酸素とLiの欠損の少ないLi含有α-サイアロンを合成することができ、短波長化と高蛍光強度を両立できる。   In order to obtain Li-containing α-sialon having a high fluorescence intensity at a short wavelength, it is necessary to suppress oxygen reduction and Li evaporation during the firing process and increase oxygen and Li in the Li-containing α-sialon. When a dense alumina crucible is used, it is possible to suppress the evaporation of oxygen and the reduction of Li in the Li-containing α-sialon. The reason is considered that the material of the crucible is an oxide, so that a high oxygen partial pressure state can be maintained during firing, and the diffusion of Li outside the crucible by the dense crucible can be prevented. For this reason, it is possible to synthesize Li-containing α-sialon with little oxygen and Li deficiency, and it is possible to achieve both shorter wavelength and higher fluorescence intensity.

アルミナ坩堝は、緻密質で、相対密度80%以上、好ましくは、90%以上、より好ましくは95%以上である。80%未満であると、蛍光強度が著しく低下し、好ましくない。アルミナ坩堝の組成は、サイアロンの焼成温度が1400℃以上であれば、Al2O3 90質量%以上が好ましい。さらに、1600℃以上であれば、95質量%以上が好ましい。不純物が多いと融点が下がり坩堝として使用できなくなる恐れがある。坩堝の形状には、特に制限はなく、丸型、角型などの形状を任意に採用することができる。 The alumina crucible is dense and has a relative density of 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more. If it is less than 80%, the fluorescence intensity is remarkably lowered, which is not preferable. The composition of the alumina crucible is preferably 90% by mass or more of Al 2 O 3 if the sialon firing temperature is 1400 ° C. or higher. Furthermore, if it is 1600 degreeC or more, 95 mass% or more is preferable. When there are many impurities, melting | fusing point falls and there exists a possibility that it may become impossible to use as a crucible. There is no restriction | limiting in particular in the shape of a crucible, Shapes, such as a round shape and a square shape, can be employ | adopted arbitrarily.

出発原料の混合物をアルミナ製の坩堝に入れ、常圧の窒素含有雰囲気において焼成を行うことができる。焼成温度は、1400℃〜1800℃が好ましく、より好ましくは1500〜1700℃で焼成され、目的とするLi含有α-サイアロン蛍光体粉末が得られる。   The mixture of starting materials can be placed in an alumina crucible and fired in an atmosphere containing nitrogen at normal pressure. The firing temperature is preferably 1400 ° C. to 1800 ° C., more preferably 1500 to 1700 ° C., and the desired Li-containing α-sialon phosphor powder is obtained.

焼成温度が1400℃よりも低いと、所望のLi含有α-サイアロン蛍光体粉末の生成に長時間を要し、実用的でない面があり、また生成粉末中におけるLi含有α-サイアロン蛍光体相の生成割合も低下する恐れがある。焼成温度が1800℃を超えると、窒化ケイ素およびサイアロンが昇華分解し、遊離のシリコンが生成する好ましくない事態が起こる可能性がある。   If the firing temperature is lower than 1400 ° C, it takes a long time to produce the desired Li-containing α-sialon phosphor powder, which is not practical, and the Li-containing α-sialon phosphor phase in the produced powder There is also a risk that the production rate will also decrease. When the firing temperature exceeds 1800 ° C., an undesirable situation may occur in which silicon nitride and sialon undergo sublimation decomposition and free silicon is generated.

このようにして得られたLi含有α−サイアロン系蛍光体には、表面にガラス層が付着しており、より高い蛍光強度の蛍光体を得るためには、ガラス層の除去が好ましい。蛍光体粒子の表面のガラス層の除去には、酸による洗浄がもっとも容易である。   The Li-containing α-sialon phosphor thus obtained has a glass layer attached to the surface, and in order to obtain a phosphor with higher fluorescence intensity, it is preferable to remove the glass layer. For removal of the glass layer on the surface of the phosphor particles, cleaning with an acid is easiest.

このようにして得られたLi含有α-サイアロンの蛍光スペクトルを図1(a)に、励起スペクトルを図1(b)に示す。図1には比較のために、窒化物坩堝を用いて作製したLi含有α-サイアロンの蛍光スペクトル、励起スペクトルも示した。緻密なアルミナ坩堝を用いた方が、窒化物坩堝を用いた場合より、高い蛍光強度が得られていることが分かる。さらに、アルミナ坩堝を使用して作製したサイアロンのほうが、より短波長(ピーク波長575nm以下)のサイアロンになることも分かる。   The fluorescence spectrum of the Li-containing α-sialon thus obtained is shown in FIG. 1 (a), and the excitation spectrum is shown in FIG. 1 (b). For comparison, FIG. 1 also shows the fluorescence spectrum and excitation spectrum of Li-containing α-sialon produced using a nitride crucible. It can be seen that higher fluorescence intensity is obtained when the dense alumina crucible is used than when the nitride crucible is used. Further, it can be seen that sialon produced using an alumina crucible becomes sialon having a shorter wavelength (peak wavelength of 575 nm or less).

次に、粒子形態の例を図2(a)に示す。本発明の製造方法に従いアルミナ坩堝を用いて製造したLi含有α-サイアロンは、粒径が2-3μm程度の、アスペクト比の小さい均一な粒状粒子であることが分かる。比較として、窒化物坩堝を用いて作製したものの粒子形態を図2(b)に示す。粒径2-3μmの粒状粒子の他に、長さ5μm以上の棒状の粒子が生成しており、粒子の形態は不均一である。粒子形態が異なる理由は、後述する結晶相の異相の割合の影響と考えられる。   Next, an example of particle morphology is shown in FIG. It can be seen that the Li-containing α-sialon produced using an alumina crucible according to the production method of the present invention is a uniform granular particle having a particle size of about 2-3 μm and a small aspect ratio. As a comparison, FIG. 2 (b) shows the particle morphology of a product produced using a nitride crucible. In addition to the granular particles having a particle size of 2-3 μm, rod-like particles having a length of 5 μm or more are generated, and the shape of the particles is not uniform. The reason why the particle forms are different is considered to be due to the influence of the ratio of the different phases of the crystal phase described later.

次に、結晶相について述べる。X線回折(XRD)を行い、結晶相の同定と、結晶の品質について調査した。結果を図3に示す。アルミナ坩堝を用いても、窒化物坩堝を用いても、いずれの場合においても、Li含有α-サイアロンの生成が確認された。窒化物坩堝を用いた場合、わずかな異相としてAlNが確認された。このような異相の生成は、焼成時にLiが蒸発することで、Li含有α-サイアロンの定比組成からずれが生じるためと推定している。結晶の品質は、ピークの強度から判断できる。ピークの強度が高いほど結晶化の進んだことを示している。蛍光体の場合、高い結晶化度のもののほうが高い蛍光強度を与えるので、ピーク強度が高いもののほうが優れている。ピーク強度に関しては、アルミナ坩堝を用いた方が、窒化物坩堝を用いた場合に比べて高く、結晶性が高いことが確認できる。その理由は、後述するLiの蒸発を抑制することでLi欠陥の生成を防いでいるためである。   Next, the crystal phase will be described. X-ray diffraction (XRD) was conducted to investigate the crystal phase identification and crystal quality. The results are shown in FIG. Whether using an alumina crucible or a nitride crucible, it was confirmed that Li-containing α-sialon was produced. When a nitride crucible was used, AlN was confirmed as a slight heterogeneous phase. It is presumed that the generation of such heterogeneous phase is caused by deviation of Li from the stoichiometric composition of Li-containing α-sialon due to the evaporation of Li during firing. The quality of the crystal can be judged from the intensity of the peak. The higher the peak intensity, the more advanced the crystallization. In the case of a phosphor, a material with a high crystallinity gives a higher fluorescence intensity, so that a material with a higher peak intensity is superior. Regarding the peak intensity, it can be confirmed that the alumina crucible is higher than the nitride crucible and the crystallinity is high. The reason is that the generation of Li defects is prevented by suppressing the evaporation of Li described later.

得られたLi含有α-サイアロンの組成分析を表3に示す。アルミナ坩堝を用いて作製したLi含有α-サイアロンのほうが、酸素とLi量含有量が多く、酸素とLiの蒸発を抑制する効果が大きいことが分かる。   Table 3 shows the composition analysis of the resulting Li-containing α-sialon. It can be seen that the Li-containing α-sialon produced using an alumina crucible has a larger oxygen and Li content, and has a greater effect of suppressing the evaporation of oxygen and Li.

以上のように、緻密なアルミナ坩堝を用いてLi含有α-サイアロンを作製すると、Liの蒸発を抑制し、Li欠陥を防ぐことで、結晶性が高く、粒子形態も均一なLi含有α-サイアロンが得られる。また、酸素の蒸発を抑制し、酸素含有量の多い、より短波長のLi含有α-サイアロンが得られる。   As described above, when a Li-containing α-sialon is produced using a dense alumina crucible, the Li-containing α-sialon has high crystallinity and uniform particle shape by suppressing Li evaporation and preventing Li defects. Is obtained. Further, the evaporation of oxygen is suppressed, and a shorter wavelength Li-containing α-sialon having a high oxygen content is obtained.

緻密なアルミナ坩堝の他に、多孔質のアルミナ坩堝、カーボン坩堝、MgO坩堝を用いて、Li含有α-サイアロンの焼成を行った場合、図4(a)に示すように、いずれも蛍光強度は低く、短波長と高蛍光強度の両立は得られない。   When a Li-containing α-sialon was baked using a porous alumina crucible, carbon crucible, or MgO crucible in addition to a dense alumina crucible, as shown in FIG. It is low, and it is impossible to achieve both short wavelength and high fluorescence intensity.

以上の結果から、緻密なアルミナ坩堝を用いることで、焼成におけるLiの蒸発を抑制し、異相の生成が少なく、結晶性の高いLi含有α-サイアロンが得られることが分かった。   From the above results, it was found that by using a dense alumina crucible, Li evaporation during firing was suppressed, a heterogeneous phase was generated, and a highly crystalline Li-containing α-sialon was obtained.

本発明の製造方法を用いることで、短波長と高蛍光強度が両立できるLi含有α−サイアロン系蛍光体の合成が、初めて可能になった。   By using the production method of the present invention, it has become possible for the first time to synthesize a Li-containing α-sialon-based phosphor that can achieve both a short wavelength and high fluorescence intensity.

次に本発明のサイアロン系蛍光体粉末の作製方法についてさらに説明する。   Next, a method for producing the sialon phosphor powder of the present invention will be further described.

本発明のLi含有α−サイアロン系蛍光体粉末は、窒化ケイ素粉末と、AlNを含むアルミニウム源となる物質と、Liの窒化物、酸窒化物、酸化物、または熱分解により酸化物となる前駆体物質と、Euの窒化物、酸窒化物、酸化物、または熱分解により酸化物となる前駆体物質とを、秤量、混合し、混合物を、窒素を含有する常圧の不活性ガス雰囲気中、1400〜2000℃で焼成することにより得ることができる。得られた粉末は、酸溶液において洗浄され、表面に付着したガラス成分などを取り除くことで、最終的に、実質的にLi含有α−サイアロン系蛍光体を主要な相とした蛍光体粉末を得ることができる。   The Li-containing α-sialon-based phosphor powder of the present invention includes a silicon nitride powder, a substance serving as an aluminum source containing AlN, a Li nitride, an oxynitride, an oxide, or a precursor that becomes an oxide by thermal decomposition. The body material and the Eu nitride, oxynitride, oxide, or precursor material that becomes oxide by thermal decomposition are weighed and mixed, and the mixture is placed in an inert gas atmosphere at normal pressure containing nitrogen. It can obtain by baking at 1400-2000 degreeC. The obtained powder is washed with an acid solution to remove glass components and the like adhering to the surface, thereby finally obtaining a phosphor powder having substantially a Li-containing α-sialon phosphor as a main phase. be able to.

原料の窒化ケイ素粉末としては、結晶質窒化ケイ素、あるいは、含窒素シラン化合物および/または非晶質(アモルファス)窒化ケイ素粉末を用いてもよい。   As the raw material silicon nitride powder, crystalline silicon nitride, nitrogen-containing silane compound and / or amorphous silicon nitride powder may be used.

主原料である含窒素シラン化合物および/または非晶質窒化ケイ素粉末は、公知の方法、例えば、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四沃化ケイ素などのハロゲン化ケイ素とアンモニアとを気相または液相状態で反応させることにより生成するシリコンジイミド等のSi−N−H系前駆体化合物を窒素またはアンモニアガス雰囲気下に600〜1200℃に加熱分解して得ることができる。また、結晶質窒化ケイ素粉末は、得られた含窒素シラン化合物および/または非晶質窒化ケイ素粉末を、1300℃〜1550℃で焼成することによって得ることができる。結晶質の窒化ケイ素は金属シリコンを窒素雰囲気中で、直接窒化することでも得ることができるが、この方法では微粉の粉末を得るには、粉砕工程を要することから、不純物が入りやすいので、高純度粉末を得やすい前駆体を分解する方法を採用することが好ましい。   The nitrogen-containing silane compound and / or amorphous silicon nitride powder as the main raw material may be obtained by a known method, for example, by vaporizing silicon halide such as silicon tetrachloride, silicon tetrabromide, silicon tetraiodide and ammonia in the gas phase. A Si—N—H system precursor compound such as silicon diimide produced by reacting in a liquid phase can be obtained by thermal decomposition at 600 to 1200 ° C. in a nitrogen or ammonia gas atmosphere. The crystalline silicon nitride powder can be obtained by firing the obtained nitrogen-containing silane compound and / or amorphous silicon nitride powder at 1300 ° C to 1550 ° C. Crystalline silicon nitride can also be obtained by nitriding metal silicon directly in a nitrogen atmosphere, but this method requires a pulverization step to obtain a fine powder, so impurities can easily enter. It is preferable to employ a method of decomposing a precursor that easily obtains a pure powder.

また、含窒素シラン化合物および/または非晶質窒化ケイ素粉末、結晶質窒化ケイ素粉末は、限定するわけではないが、酸素含有量が1〜5質量%のものを使用することが好ましい。酸素含有量が1〜3質量%のものが更に好ましい。酸素含有量が1質量%未満のものでは、焼成過程での反応によるα−サイアロン相の生成が困難となり、出発物質の結晶相の残存や21R等のAlNポリタイプの生成が起こる恐れがある。また、一方、酸素含有量が5質量%を超えると、α−サイアロン生成反応は促進される反面、β−サイアロンや酸窒化物ガラスの生成割合が増大する恐れがある。   Further, the nitrogen-containing silane compound and / or the amorphous silicon nitride powder and the crystalline silicon nitride powder are not limited, but those having an oxygen content of 1 to 5% by mass are preferably used. More preferably, the oxygen content is 1 to 3% by mass. When the oxygen content is less than 1% by mass, it is difficult to generate an α-sialon phase due to a reaction in the firing process, and there is a possibility that the crystal phase of the starting material remains or that an AlN polytype such as 21R is generated. On the other hand, if the oxygen content exceeds 5% by mass, the α-sialon production reaction is promoted, but the production rate of β-sialon and oxynitride glass may increase.

また、含窒素シラン化合物および/または非晶質窒化ケイ素粉末は、80〜600m/gの比表面積を持つものの使用が好ましい。340〜500m/gのものは更に好ましい。結晶質窒化ケイ素の場合、1m/g〜15m/gの比表面積をもつ原料を用いることが好ましい。 The nitrogen-containing silane compound and / or amorphous silicon nitride powder preferably has a specific surface area of 80 to 600 m 2 / g. A thing of 340-500 m < 2 > / g is still more preferable. For crystalline silicon nitride, it is preferable to use a material having a specific surface area of 1m 2 / g~15m 2 / g.

アルミニウム源となる物質としては、酸化アルミニウム、金属アルミニウム、窒化アルミニウムが挙げられ、これらの粉末の夫々を単独で使用しても良く、併用しても良い。窒化アルミニウム粉末は、酸素含有量が0.1〜8質量%、比表面積が1〜100m/gの一般的なものを使用することが好ましい。 Examples of the aluminum source include aluminum oxide, metal aluminum, and aluminum nitride. Each of these powders may be used alone or in combination. It is preferable to use a general aluminum nitride powder having an oxygen content of 0.1 to 8% by mass and a specific surface area of 1 to 100 m 2 / g.

LiおよびEuの熱分解により酸化物となる前駆体物質としては、夫々の炭酸塩、蓚酸塩、クエン酸塩、塩基性炭酸塩、水酸化物等の金属塩類を挙げることができる。   Examples of precursor substances that are converted to oxides by thermal decomposition of Li and Eu include metal salts such as carbonates, oxalates, citrates, basic carbonates, and hydroxides.

本発明では、Li含有α−サイアロン系蛍光体の構成成分以外の、金属不純物量が0.01質量%以下となる様にすることが好ましい。特に、添加量の多い含窒素シラン化合物および/または非晶質窒化ケイ素粉末、および/または結晶質窒化ケイ素並びに、酸化アルミニウム、AlNについては、金属不純物の含有量が0.01質量%以下、より好ましくは0.005質量%以下、更に好ましくは0.001質量%以下のものを使用することが好ましい。金属Liの酸化物または熱分解により酸化物となる前駆体物質と、金属Euの酸化物または熱分解により酸化物となる前駆体物質についても、酸化物になった場合の金属不純物含有量が0.01質量%以下のものの使用が好ましい。   In the present invention, it is preferable that the amount of metal impurities other than the constituent components of the Li-containing α-sialon phosphor is 0.01% by mass or less. In particular, for a nitrogen-containing silane compound and / or amorphous silicon nitride powder and / or crystalline silicon nitride, and aluminum oxide and AlN with a large addition amount, the content of metal impurities is 0.01% by mass or less. Preferably, 0.005% by mass or less, more preferably 0.001% by mass or less is used. The metal impurity content in the case of the oxide of the metal Li oxide or the precursor material that becomes an oxide by thermal decomposition and the metal Eu oxide or the precursor material that becomes an oxide by thermal decomposition is 0. It is preferable to use one having a mass of 0.01% by mass or less.

前記した各出発原料を混合する方法については、特に制約は無く、それ自体公知の方法、例えば、乾式混合する方法、原料各成分と実質的に反応しない不活性溶媒中で湿式混合した後に溶媒を除去する方法などを採用することができる。混合装置としては、V型混合機、ロッキングミキサー、ボールミル、振動ミル、媒体攪拌ミルなどが好適に使用される。但し、含窒素シラン化合物および/または非晶質窒化ケイ素粉末は、水分、湿気に対して極めて敏感であるので、出発原料の混合は、制御された不活性ガス雰囲気下で行うことが必要である。   The method for mixing each of the starting materials is not particularly limited. For example, a method known per se, for example, a dry mixing method, a wet mixing in an inert solvent that does not substantially react with each component of the starting material, and then the solvent is added. A removal method or the like can be employed. As the mixing device, a V-type mixer, a rocking mixer, a ball mill, a vibration mill, a medium stirring mill, or the like is preferably used. However, since the nitrogen-containing silane compound and / or amorphous silicon nitride powder is extremely sensitive to moisture and moisture, it is necessary to mix the starting materials in a controlled inert gas atmosphere. .

出発原料の混合物は、たとえば、常圧の窒素含有不活性ガス雰囲気中、好ましくは1400〜1800℃、より好ましくは1500〜1700℃で焼成され、目的とするLi含有α−サイアロン系蛍光体粉末が得られる。また、常圧ではなく、加圧ガス雰囲気でもよい。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどが例示されるが、本発明においては、これらのガスと少量の水素ガスとを混合して使用することも可能である。焼成温度が1400℃よりも低いと、所望のLi含有α−サイアロン系蛍光体粉末の生成に長時間の加熱を要し、実用的でなく、また、生成粉末中におけるLi含有α−サイアロン系蛍光体相の生成割合も低下する恐れがある。焼成温度が1800℃を超えると、窒化ケイ素およびサイアロンが昇華分解し、遊離のシリコンが生成する恐れがある。   The mixture of starting materials is, for example, fired at 1400 to 1800 ° C., more preferably 1500 to 1700 ° C. in a nitrogen-containing inert gas atmosphere at normal pressure, and the target Li-containing α-sialon-based phosphor powder is obtained. can get. Further, not a normal pressure but a pressurized gas atmosphere may be used. Examples of the inert gas include helium, argon, neon, and krypton. In the present invention, these gases and a small amount of hydrogen gas can be mixed and used. When the firing temperature is lower than 1400 ° C., it takes a long time to produce the desired Li-containing α-sialon phosphor powder, which is not practical, and Li-containing α-sialon phosphor in the produced powder. There is also a possibility that the production rate of the body phase may be lowered. When the firing temperature exceeds 1800 ° C., silicon nitride and sialon may be sublimated and decomposed to generate free silicon.

粉末混合物の焼成に使用される加熱炉については、とくに制約は無く、例えば、高周波誘導加熱方式または抵抗加熱方式によるバッチ式電気炉、ロータリーキルン、流動化焼成炉、プッシャ−式電気炉などを使用することができる。焼成のるつぼには、アルミナ坩堝を用いる。BN製の坩堝、窒化ケイ素製の坩堝、黒鉛製の坩堝、炭化珪素製の坩堝では、高い蛍光強度と、短波長を両立するLi含有α―サイアロン系蛍光体は得られない。   There are no particular restrictions on the heating furnace used for firing the powder mixture. For example, a batch-type electric furnace, rotary kiln, fluidized firing furnace, pusher-type electric furnace, or the like using a high-frequency induction heating system or a resistance heating system is used. be able to. An alumina crucible is used for the firing crucible. In a BN crucible, a silicon nitride crucible, a graphite crucible, or a silicon carbide crucible, a Li-containing α-sialon phosphor that achieves both high fluorescence intensity and a short wavelength cannot be obtained.

このようにして得られたLi含有α−サイアロン系蛍光体には、表面にガラス層が付着しており、より高い蛍光強度の蛍光体を得るためには、ガラス層の除去が好ましい。蛍光体粒子の表面のガラス層の除去には、酸による洗浄がもっとも容易である。すなわち、硫酸、塩酸または硝酸から選ばれる酸溶液に前記サイアロン粒子を入れ表面のガラス層を除去する処理である。酸溶液の濃度は好ましくは0.1規定から7規定であり、より好ましくは、1規定から3規定である。過度に濃度が高いと酸化が著しく進み良好な蛍光特性を得られなくなる。濃度を調整した酸溶液に、サイアロン系蛍光体粉末を溶液に対し5質量%入れ、攪拌しながら、所望の時間保持する。洗浄後、サイアロン系蛍光体粉末の入った溶液をろ過して水洗によって、酸を洗い流して乾燥することができる。   The Li-containing α-sialon phosphor thus obtained has a glass layer attached to the surface, and in order to obtain a phosphor with higher fluorescence intensity, it is preferable to remove the glass layer. For removal of the glass layer on the surface of the phosphor particles, cleaning with an acid is easiest. In other words, the sialon particles are placed in an acid solution selected from sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid to remove the glass layer on the surface. The concentration of the acid solution is preferably 0.1 N to 7 N, and more preferably 1 N to 3 N. If the concentration is excessively high, the oxidation proceeds remarkably and good fluorescence characteristics cannot be obtained. 5 mass% of sialon phosphor powder is added to the acid solution with the adjusted concentration, and the mixture is kept for a desired time while stirring. After washing, the solution containing the sialon phosphor powder can be filtered and washed with water to wash away the acid and dry.

本発明の製造方法で製造される希土類元素で賦活させたLi含有α−サイアロン系蛍光体は、公知の方法でエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の透明樹脂と混練されてコーティング剤が製造され、該コーティング剤で表面をコーティングされた発光ダイオードは、発光素子として各種照明器具に用いることができる。   The Li-containing α-sialon phosphor activated by the rare earth element produced by the production method of the present invention is kneaded with a transparent resin such as an epoxy resin or an acrylic resin by a known method to produce a coating agent. A light emitting diode whose surface is coated with an agent can be used as a light emitting element in various lighting fixtures.

特に、励起光のピーク波長が330〜500nmの範囲にある発光源は、Li含有α−サイアロン系蛍光体に好適である。紫外領域では、Li含有α−サイアロン系蛍光体の発光効率が高く、良好な性能の発光素子を構成することが可能である。また、青色の光源でも発光効率が高く、Li含有α−サイアロン系蛍光体の黄色の蛍光と青色の励起光との組み合わせで、良好な昼白色〜昼光色の発光素子を構成できる。   In particular, a light emission source having a peak wavelength of excitation light in the range of 330 to 500 nm is suitable for a Li-containing α-sialon phosphor. In the ultraviolet region, the luminous efficiency of the Li-containing α-sialon-based phosphor is high, and a light-emitting element with good performance can be configured. Moreover, the luminous efficiency is high even with a blue light source, and a good daylight to daylight light-emitting element can be configured by combining the yellow fluorescence of the Li-containing α-sialon phosphor and the blue excitation light.

さらに、色調の調整に600nm〜650nmの赤色の蛍光体と組み合わせて、昼白色や昼光色の発光色を、温かみのある電球色の領域に制御することができる。このような電球色の発光素子は、一般家庭の照明に広く使うことができる。   Further, in combination with a red phosphor having a wavelength of 600 nm to 650 nm for color tone adjustment, the daylight white or daylight emission color can be controlled to a warm light bulb color region. Such a light-emitting element having a light bulb color can be widely used for general household lighting.

また、Li含有α−サイアロン系蛍光体を用いて画像表示素子を作ることも可能である。この場合、前述した発光素子を用いることも可能であるが、直接、電子線、電場、紫外線などの励起源を用いてLi含有α−サイアロン系蛍光体を励起して発光させることも可能であり、たとえば、蛍光灯のような原理での利用ができる。そのような発光素子でも、画像表示装置を構成することができる。   It is also possible to make an image display element using Li-containing α-sialon phosphor. In this case, the light-emitting element described above can be used, but it is also possible to directly emit light by exciting the Li-containing α-sialon-based phosphor using an excitation source such as an electron beam, an electric field, or ultraviolet light. For example, it can be used on the principle of a fluorescent lamp. Such a light emitting element can also constitute an image display device.

以下では、具体的例を挙げ、本発明を更に詳しく説明する。
(実施例1〜4、比較例1〜3)
四塩化珪素とアンモニアを反応させることにより得られた非晶質窒化珪素粉末、酸化ユーロピウム粉末、炭酸リチウム粉末、酸化アルミニウム粉末、及び窒化アルミニウム粉末を、表1の組成で秤量した。攪拌用のナイロンボールと秤量した粉末を容器に入れ、窒素雰囲下において、1時間振動ミルによって混合した。混合後、粉末を取り出し、アルミナ製の坩堝に充填した。この時の充填密度は、0.18g/cmあった。用いたアルミナ坩堝は相対密度が95%であり、アルミナ純度は98質量%である。使用したアルミナ坩堝の相対密度、純度を表1に示す。
Below, a specific example is given and this invention is demonstrated in more detail.
(Examples 1-4, Comparative Examples 1-3)
Amorphous silicon nitride powder, europium oxide powder, lithium carbonate powder, aluminum oxide powder, and aluminum nitride powder obtained by reacting silicon tetrachloride with ammonia were weighed with the compositions shown in Table 1. A nylon ball for stirring and a weighed powder were put in a container and mixed by a vibration mill for 1 hour in a nitrogen atmosphere. After mixing, the powder was taken out and filled into an alumina crucible. The packing density at this time was 0.18 g / cm 3 . The alumina crucible used has a relative density of 95% and an alumina purity of 98% by mass. Table 1 shows the relative density and purity of the alumina crucible used.

原料粉末を充填したアルミナ坩堝を、抵抗加熱炉にセットし、常圧の窒素ガス流通雰囲気下、室温から1000℃までを1時間、1000℃から1250℃までを2時間、1250℃から1650℃までを、200℃/hの昇温スケジュールで加熱し、1650℃で12時間の保持を行い、蛍光体粉末を得た。得られた粉末は弱く焼結した塊になっていたので、大きな塊のない粉末になるまで、アルミナ乳鉢を用いて軽く解砕した。次いで、2規定−硝酸溶液中に5時間浸漬、攪拌し酸処理を行った。得られた粉末を110℃の温度で5時間乾燥した。実施例2〜4も、アルミナ坩堝の相対密度と純度以外は、同じ方法で焼成を行った。比較例1では、窒化ホウ素坩堝を用いた焼成を行った。従来技術で用いられた窒化ホウ素坩堝は、相対密度の詳細な検討はされていなかった。比較例2,3では、多孔質のアルミナ坩堝を用いた焼成を行った。   Alumina crucible filled with raw material powder is set in a resistance heating furnace, and under normal pressure nitrogen gas flow atmosphere, room temperature to 1000 ° C for 1 hour, 1000 ° C to 1250 ° C for 2 hours, 1250 ° C to 1650 ° C Was heated at a temperature rising schedule of 200 ° C./h and held at 1650 ° C. for 12 hours to obtain phosphor powder. Since the obtained powder was a weakly sintered lump, it was lightly crushed using an alumina mortar until it became a powder without a large lump. Subsequently, it was immersed in a 2N-nitric acid solution for 5 hours and stirred for acid treatment. The obtained powder was dried at a temperature of 110 ° C. for 5 hours. Examples 2 to 4 were also fired in the same manner except for the relative density and purity of the alumina crucible. In Comparative Example 1, firing was performed using a boron nitride crucible. The boron nitride crucible used in the prior art has not been studied in detail on the relative density. In Comparative Examples 2 and 3, firing was performed using a porous alumina crucible.

得られた粉末の蛍光特性は、日本分光社製、積分球付のFP−6500を用いて蛍光特性の測定を行った。実施例1の蛍光スペクトルと、励起スペクトルを図1(a)、(b)に示す。蛍光スペクトルの励起波長は450nmとした。励起スペクトルの蛍光波長は580nmとした。すべての実施例について蛍光スペクトルのピーク波長とピーク強度の評価を行った。結果を表2に示す。実施例1では、100%以上の高い蛍光強度比が得られている。また、ピーク波長は575nmのLi含有α−サイアロンが得られている。他の実施例2〜4も、90%以上の高い蛍光強度が得られている。一方、比較例1では、蛍光強度比は27%であり、ピーク波長も582nmまで長波長化している。   The fluorescence characteristics of the obtained powder were measured using a FP-6500 with an integrating sphere manufactured by JASCO Corporation. The fluorescence spectrum and excitation spectrum of Example 1 are shown in FIGS. The excitation wavelength of the fluorescence spectrum was 450 nm. The fluorescence wavelength of the excitation spectrum was 580 nm. The peak wavelength and peak intensity of the fluorescence spectrum were evaluated for all examples. The results are shown in Table 2. In Example 1, a high fluorescence intensity ratio of 100% or more is obtained. Further, Li-containing α-sialon having a peak wavelength of 575 nm is obtained. In other Examples 2 to 4, a high fluorescence intensity of 90% or more was obtained. On the other hand, in Comparative Example 1, the fluorescence intensity ratio is 27%, and the peak wavelength is increased to 582 nm.

次に、粒子形態について述べる。実施例1で得られたLi含有α−サイアロン系蛍光体の粒子形態を図2(a)に示す。粒径が2-3μm程度のアスペクト比の小さい均一な粒状粒子であることが分かる。比較として、窒化物製坩堝を用いて作製したLi含有α-サイアロンの粒子形態を図2(b)に示す。粒径2-3μmの粒状粒子の他に、長さ5μm以上の棒状の粒子が生成しており、粒子の形態は不均一である。   Next, the particle morphology will be described. The particle form of the Li-containing α-sialon phosphor obtained in Example 1 is shown in FIG. It turns out that it is a uniform granular particle with a small aspect ratio with a particle size of about 2-3 micrometers. As a comparison, FIG. 2 (b) shows the particle morphology of Li-containing α-sialon produced using a nitride crucible. In addition to the granular particles having a particle size of 2-3 μm, rod-like particles having a length of 5 μm or more are generated, and the shape of the particles is not uniform.

次に、結晶相について述べる。X線回折(XRD)を行い結晶相の同定と結晶の品質について調査した。結果を図3に示す。アルミナ坩堝を用いても、窒化物坩堝を用いても、いずれの場合においても、Li含有α-サイアロンの生成が確認された。窒化物製坩堝を用いた場合、わずかな異相としてAlNが確認された。このような異相の生成は、焼成時にLiが蒸発することで、Li含有α-サイアロンの定比組成から、ずれが生じるためと推定している。結晶の品質は、ピークの強度から判断できる。ピーク強度に関しては、アルミナ坩堝を用いた方が、窒化物坩堝を用いた場合に比べて高く、結晶性が高いことが確認できる。その理由は、後述する定量分析の結果から分かるように、アルミナ坩堝は焼成でLiの蒸発を抑制し、Li欠陥を抑えているためである。   Next, the crystal phase will be described. X-ray diffraction (XRD) was performed to investigate the crystal phase identification and crystal quality. The results are shown in FIG. Whether using an alumina crucible or a nitride crucible, it was confirmed that Li-containing α-sialon was produced. When a nitride crucible was used, AlN was confirmed as a slight heterogeneous phase. It is presumed that the generation of such heterogeneous phase is caused by deviation from the stoichiometric composition of Li-containing α-sialon due to the evaporation of Li during firing. The quality of the crystal can be judged from the intensity of the peak. Regarding the peak intensity, it can be confirmed that the alumina crucible is higher than the nitride crucible and the crystallinity is high. This is because, as can be seen from the results of quantitative analysis described later, the alumina crucible suppresses Li evaporation by firing and suppresses Li defects.

続いて、実施例1、比較例1で得られたLi含有α-サイアロンの定量分析を行った。
酸素、窒素分析をLECO社製の酸素窒素同時分析装置にて行った。
Subsequently, the Li-containing α-sialon obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was quantitatively analyzed.
Oxygen and nitrogen analysis was performed with a LECO Co. oxygen / nitrogen simultaneous analyzer.

Liは、試料を硝酸とフッ化水素酸で加圧酸分解したのち、硫酸を加えて白煙が発生するまで加熱濃縮し、これに塩酸を加えて加熱溶解したのち、エスアイアイ・ナノテクノロジー社のSPS5100型を用いてICP−AES法によって定量分析を行った。Siについては、試料を炭酸ナトリウムとほう酸で過熱融解したのち、塩酸で溶解し凝集重量法に準拠して定量分析を行った。Al,Euについては、Siの定量分析の前処理で得られたろ液を回収し、ICP−AESによる定量分析を行った。   Li, after subjecting the sample to acid decomposition with nitric acid and hydrofluoric acid, adding sulfuric acid, heating and concentrating until white smoke is generated, adding hydrochloric acid to this and heating to dissolve, SII Nanotechnology Inc. Quantitative analysis was performed by ICP-AES method using SPS5100 type. For Si, the sample was melted by heating with sodium carbonate and boric acid, then dissolved in hydrochloric acid, and quantitative analysis was performed according to the coagulation weight method. For Al and Eu, the filtrate obtained by the pretreatment for the quantitative analysis of Si was collected and subjected to quantitative analysis by ICP-AES.

組成分析の結果を表3に示す。
アルミナ坩堝を用いて作製したLi含有α-サイアロンのほうが、酸素とLi量含有量が多く、酸素とLiの蒸発を抑制する効果が大きいことが分かる。
Table 3 shows the results of the composition analysis.
It can be seen that the Li-containing α-sialon produced using an alumina crucible has a larger oxygen and Li content, and has a greater effect of suppressing the evaporation of oxygen and Li.

以上のように、アルミナ坩堝を用いてLi含有α-サイアロンを作製すると、Liの蒸発を抑制し、Li欠陥を防ぐことで、結晶性が高く、粒子形態も均一なLi含有α-サイアロンが得られる。   As described above, when Li-containing α-sialon is produced using an alumina crucible, Li-containing α-sialon with high crystallinity and uniform particle shape is obtained by suppressing Li evaporation and preventing Li defects. It is done.

(比較例4〜6)
緻密なアルミナ坩堝の他に、多孔質のアルミナ坩堝、カーボン坩堝、MgO坩堝を用いて、Li含有α-サイアロンの焼成を行った。使用した坩堝の材質、相対密度、純度を表1に示す。
(Comparative Examples 4-6)
In addition to the dense alumina crucible, Li-containing α-sialon was fired using a porous alumina crucible, carbon crucible, and MgO crucible. Table 1 shows the material, relative density and purity of the crucible used.

得られた粉末の蛍光特性の測定を行った。結果を表2に示す。比較例4〜6の蛍光スペクトルと、励起スペクトルを図4(a)、(b)に示す。比較のために実施例4の結果も示す。比較例4に示す、相対密度75%のアルミナ坩堝では、蛍光強度は低く、短波長と高蛍光強度の両立は得られない。比較例5のカーボン坩堝や、比較例6のMgO坩堝も、蛍光強度は低く、短波長と高蛍光強度の両立は得られない。   The fluorescence characteristics of the obtained powder were measured. The results are shown in Table 2. The fluorescence spectra and excitation spectra of Comparative Examples 4 to 6 are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The result of Example 4 is also shown for comparison. In the alumina crucible having a relative density of 75% shown in Comparative Example 4, the fluorescence intensity is low, and it is impossible to obtain both short wavelength and high fluorescence intensity. The carbon crucible of Comparative Example 5 and the MgO crucible of Comparative Example 6 also have low fluorescence intensity and cannot achieve both short wavelength and high fluorescence intensity.

次に、結晶相について述べる。X線回折(XRD)を行い結晶相の同定と結晶の品質について調査した。結果を図5に示す。比較例4では、Li含有α−サイアロンへの結晶化は途中であり、O’サイアロンの相が残っている。比較例5では、O’サイアロン相及びLiAlO2相が残っている。結晶成長の遅延は、蛍光体の生産効率の低下につながり好ましくない。比較例6では、O‘サイアロン及びAlNが生成しており、Li含有α-サイアロンの生成に好ましくない。 Next, the crystal phase will be described. X-ray diffraction (XRD) was performed to investigate the crystal phase identification and crystal quality. The results are shown in FIG. In Comparative Example 4, crystallization to Li-containing α-sialon is in progress, and the O ′ sialon phase remains. In Comparative Example 5, the O ′ sialon phase and the LiAlO 2 phase remain. A delay in crystal growth is undesirable because it leads to a decrease in the production efficiency of the phosphor. In Comparative Example 6, O ′ sialon and AlN are produced, which is not preferable for producing Li-containing α-sialon.

(実施例5)
実施例1の蛍光体とエポキシ樹脂を20:100の重量比で混合し、蛍光体ペーストを作製した。これを電極に取り付けられた青色発光ダイオード(波長460nm)に塗布し、120℃1時間加熱し、さらに150℃12時間過熱しエポキシ樹脂を硬化させた。得られた発光ダイオードを点灯し、昼光色の白色であることを確認した。
(Example 5)
The phosphor of Example 1 and the epoxy resin were mixed at a weight ratio of 20: 100 to prepare a phosphor paste. This was applied to a blue light emitting diode (wavelength 460 nm) attached to the electrode, heated at 120 ° C. for 1 hour, and further heated at 150 ° C. for 12 hours to cure the epoxy resin. The obtained light emitting diode was turned on, and it was confirmed that it was white of daylight color.

Claims (3)

窒化ケイ素粉末と、AlNを含むアルミニウム源となる物質と、Liの窒化物、酸窒化物、酸化物、または熱分解により酸化物となる前駆体物質と、Euの窒化物、酸窒化物、酸化物、または熱分解により酸化物となる前駆体物質とを、秤量、混合し、その混合物を相対密度が85%以上であるアルミナ坩堝を用いて窒素を含有する常圧又は加圧の不活性ガス雰囲気中、1400〜2000℃で焼成して、ユーロピウムを付活したLi含有α-サイアロン系蛍光体粉末を製造することを特徴とするLi含有α-サイアロン系蛍光体粉末の製造方法。Silicon nitride powder, aluminum source material containing AlN, Li nitride, oxynitride, oxide, or precursor material that becomes oxide by thermal decomposition, Eu nitride, oxynitride, oxidation Or a precursor material that becomes an oxide by thermal decomposition, and the mixture is mixed with an inert gas of normal pressure or pressure containing nitrogen using an alumina crucible having a relative density of 85% or more. A method for producing a Li-containing α-sialon-based phosphor powder characterized by producing a Li-containing α-sialon-based phosphor powder activated by europium by firing at 1400 to 2000 ° C. in an atmosphere. アルミナ坩堝の相対密度が90%以上であることを特徴とする、請求項1に記載のLi含有α-サイアロン系蛍光体粉末の製造方法。   The method for producing a Li-containing α-sialon phosphor powder according to claim 1, wherein the relative density of the alumina crucible is 90% or more. アルミナ坩堝の純度が95%以上であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のLi含有α-サイアロン系蛍光体粉末の製造方法。   The method for producing a Li-containing α-sialon phosphor powder according to claim 1 or 2, wherein the purity of the alumina crucible is 95% or more.
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