KR20160012177A - 분말형 전구체 재료의 제조 방법, 분말형 전구체 재료 및 분말형 전구체 재료의 용도 - Google Patents

분말형 전구체 재료의 제조 방법, 분말형 전구체 재료 및 분말형 전구체 재료의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다음의 일반적인 화학적 조성 Ⅰ 또는 Ⅱ 또는 Ⅲ 또는 Ⅳ: Ⅰ: (CaySr1-y)AlSiN3: X1, Ⅱ: (CabSraLi1-a-b)AlSi(N1-CFC)3: X2, Ⅲ: Z5- δAl4 - 2δSi8 + 2δN18: X3, Ⅳ: (Zi - dLid)5- δAl4 - 2δSi8 + 2δ(N1-XFx)18: X4의 분말형 전구체 재료의 제조 방법과 관련이 있고, 상기 제조 방법은 A) 추출물(educt)들로 이루어진 분말형 혼합물을 제조하는 단계로서, 이 경우 상기 추출물들은 전술된 화학적 조성들 Ⅰ 및/또는 Ⅱ 및/또는 Ⅲ 및/또는 Ⅳ의 이온들을 포함하는 단계, B) 보호 기체 분위기(protective gas atmosphere)하에 상기 혼합물을 어닐링(annealing) 하는 단계, 그리고 후속하는 분쇄 단계를 포함하며, 이 경우 상기 방법 단계 A)에서 추출물로서 5㎡/g보다 크거나 같고 100㎡/g보다 작거나 같은 특수 표면적을 구비한 적어도 하나의 질화규소가 선택되고, 이때 상기 방법 단계 B)의 어닐링 공정은 1550℃보다 낮거나 같은 온도로 실시된다.

Description

분말형 전구체 재료의 제조 방법, 분말형 전구체 재료 및 분말형 전구체 재료의 용도 {METHOD FOR PRODUCING A POWDERY PRECURSOR MATERIAL, POWDERY PRECURSOR MATERIAL AND USE THEREOF}
본 발명은 분말형 전구체 재료의 제조 방법, 분말형 전구체 재료 및 광전자 소자 내에서 분말형 전구체 재료의 용도와 관련이 있다.
예컨대 발광 다이오드(LED)와 같은 광전자 소자들 내에는 방사선원에 의해 방출된 제1 파장의 방사선을 제2 파장의 방사선으로 변환하는 세라믹 재료들 또는 세라믹 형광체들이 삽입된다. 상기 세라믹 재료들은 특히, 우수한 자체 열 방출 능력으로 인한 높은 열적 부하 수용 능력(thermal load capacity)을 특징으로 한다. 세라믹 출발 재료 또는 형광체 전구체 재료 또는 전구체 재료는 테이프 주조법(tape casting) 또는 방전 플라즈마 소결법(spark plasma sintering, SPS)과 같은 세라믹 공정들을 용이하게 거치기 위해, 높은 소결형 능력(sintering ability)을 위한 작은 입자 크기가 있어야 한다.
해결해야 할 과제는 분말형 전구체 재료의 개선된 제조 방법을 제시하는 것이다. 추가의 과제들은 분말형 전구체 재료 및 분말형 전구체 재료의 용도를 제시하는 것이다.
이와 같은 과제들은 독립 특허 청구항들의 특징들을 갖는 대상들에 의해 해결된다. 바람직한 실시 형태들 및 개선예들은 종속 청구항들의 대상이다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 다음의 일반적인 화학적 조성들 Ⅰ및/또는 Ⅱ 및/또는 Ⅲ 및/또는 Ⅳ을 포함하는 분말형 전구체 재료의 일 제조 방법이 제시된다:
Ⅰ: (CaySr1 -y)AlSiN3: X1
Ⅱ: (CabSraLi1-a-b)AlSi(N1-CFC)3: X2
Ⅲ: Z5- δAl4 - 2δSi8 + 2δN18: X3
Ⅳ: (Z1- dLid)5- δAl4 - 2δSi8 + 2δ(N1-xFx)18: X4
이 경우, X1 및 X2 및 X3 및 X4는 각각 란탄족 원소들, 즉 Mn2 + 및/또는 Mn4 +에서 선택된 활성제(activator)이거나 다수의 활성제의 조합이고, 이때 Z는 다음의 원소 그룹: Ca, Sr, Mg에서 선택되거나 상기 원소들의 조합에서 선택되며, 이때: 0≤y≤1 및 0≤a＜1 및 0≤b＜1 및 0＜c≤1 및
Figure pct00001
및 0≤x＜1 및 0≤d＜1이 적용된다. 상기 방법은 다음의 방법 단계들을 포함한다:
A) 추출물(educt)들로 이루어진 분말형 혼합물을 제조하는 단계로서, 이 경우 상기 추출물들은 전술된 화학적 조성 Ⅰ 및/또는 Ⅱ 및/또는 Ⅲ 및/또는 Ⅳ의 이온들을 포함하는 단계,
B) 보호 기체 분위기(protective gas atmosphere)하에 상기 혼합물을 어닐링(annealing) 하는 단계, 그리고 후속하는 분쇄 단계
이 경우, 상기 방법 단계 A)에서 추출물로서 5㎡/g보다 크거나 같고 100㎡/g보다 작거나 같은 특수 표면적을 구비한 적어도 하나의 질화규소가 선택되고, 이때 상기 방법 단계 B)의 어닐링 공정은 1550℃보다 낮거나 같은 온도로 실시된다.
본 실시 형태에서 X1 및/또는 X2 및/또는 X3 및/또는 X4는 활성제들 또는 도펀트들로서 작용한다. 이 경우, 활성제는 전술된 일반적인 화학적 조성 Ⅰ 또는 Ⅱ 또는 Ⅲ 또는 Ⅳ의 분말형 전구체 재료의 양이온들의 결정 격자 내에 형성될 수 있다. 상기 활성제는 란탄족 원소들에서 하나 또는 다수의 원소를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 상기 활성제는 2가 망간(Mn2 +) 및/또는 4가 망간(Mn4+)일 수 있다. 상기 활성제는 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀 및 루테튬을 포함하는 원소 그룹에서 선택될 수 있다. 특히 상기 활성제는 유로퓸, 세륨 및/또는 란타늄이다. 활성제로서 3가 원소들, 예컨대 Ce3 +를 사용하는 경우, 전하적 중성(charge neutrality)이 주어지지 않는다. 따라서, 일반적으로 전하 보상이 필요하다. 분말형 전구체 재료 내에서 상기 활성제의 농도는 0.01 내지 20mol-% 또는 0.1mol-% 내지 20mol-%, 특히 0.01 내지 5mol-%, 예를 들어 0.5mol-%일 수 있다.
보호 기체 분위기는 예를 들어 불활성 분위기 또는 환원성 분위기(reducing atmosphere)로 이해된다. 환원 분위기는 이와 같은 환원 분위기 내에 산소가 존재한다는 사실을 배제하지는 않는다.
Figure pct00002
은 -0.5≤δ≤0.5의 범위로 이해될 수 있다.
어닐링 된 혼합물은 분쇄 공정 이후에 조건에 따라 추가로 여과될 수 있다.
전술된 방법에 의해서 특히 미분 된 분말형 전구체 재료들이 제조될 수 있다. 적합한 합성 파라미터(synthesis parmeter) 및 추출물들을 선택함으로써 얻어지는 분말형 전구체 재료의 입자 크기 또는 입자 크기 값에 영향을 미칠 수 있다. 이 경우, 특히 추출물들의 반응성, 예컨대 사용된 질화물의 반응성이 중요한 역할을 한다.
방법 단계 A)에서는 일 실시 형태에 따라 질화물로서 질화규소(Si3N4) 및 질화알루미늄(AlN) 및/또는 질화칼슘(Ca3N2)이 선택되거나 사용될 수 있다. 이와 같은 유형의 질화물의 반응성에 결정적인 파라미터는 질화물의 특수 표면적이다. 본 실시 형태에서 특수 표면적은 중량 단위당 재료의 표면적을 의미한다. 상기 특수 표면적은 예를 들어 기체 흡착법(BET-측정법)에 의해 결정될 수 있다.
질화규소의 특수 표면적은 5㎡/g보다 크거나 같고 100㎡/g보다 작거나 같다. 적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 적어도 질화규소의 특수 표면적은 10㎡/g 내지 30㎡/g의 범위에서, 예컨대 11㎡/g로 선택되었다. 특히 질화규소의 특수 표면적은 10㎡/g 내지 15㎡/g의 범위에서 선택되었다. 적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 질화알루미늄의 특수 표면적은 1㎡/g 내지 25㎡/g의 범위에서, 특히 1㎡/g 내지 15㎡/g의 범위에서, 예컨대 3㎡/g로 선택되었다. 사용된 질화물 또는 질화물들, 예컨대 질화규소가 반응하면 할수록, 합성 온도는 더 낮게 선택될 수 있고 제조되는 전구체 재료는 더 미분 된다. 특수 표면적이 지나치게 큰 경우, 예컨대 100㎡/g보다 큰 경우, 얻어지는 분말형 전구체 재료들이 지나치게 강하게 소결될 위험이 있다. 그 밖에, 표면적의 반응성이 증가함으로써, 산화 불순물이 발생할 위험이 있다. AlN의 특수 표면적이 25㎡/g보다 커지기 시작할 때부터 AlN에도 동일한 사실이 적용된다.
본 실시 형태에서 큰 입자의 전구체 재료의 반대는, 전구체 재료가 작은 제1 입자 크기 값(d50) 및/또는 제2 입자 크기 값(d90)을 갖도록 미분 된 전구체 재료 및/또는 분말형 전구체 재료이다. 특히 상기 제1 입자 크기 값(d50)은 2㎛보다 작거나 같은 값을 갖고 그리고/또는 상기 제2 입자 크기 값(d90)은 3.5㎛보다 작거나 같은 값을 갖는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방법 단계 A)에서 추출물들은 화학량적으로 무게 측정될 수 있다. 대안적으로 추출물들은 화학량적으로 무게 측정되지 않을 수도 있는데, 이 경우 제조 동안에 경우에 따라 발생하는 증발 손실을 보상하기 위해 적어도 하나의 추출물 또는 출발 재료는 초과량으로 무게 측정될 수 있다. 예를 들어 토류 알칼리 성분들을 포함하는 추출물들이 초과량으로 무게 측정될 수 있다. 적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방법 단계 A)에서 추출물로서 탄산염, 산화물, 질화물, 탄화물, 금속들 및/또는 할로겐화물이 사용된다.
이 경우, 합금, 수소화물, 규화물, 질화물, 할로겐화물, 산화물, 아미드, 아민, 탄산염, 금속들 및 이와 같은 화합물들 및/또는 금속들의 혼합물들로 이루어진 토류 알칼리 화합물들 또는 알칼리 화합물들이 선택될 수 있다.
바람직하게 질화칼슘, 탄산스트론튬 및/또는 질화스트론튬이 사용된다.
규소 화합물은 질화규소, 토류 알칼리 규화물, 실리콘디이미드, 수소화규소, 산화규소, 규소 또는 이와 같은 화합물들 및/또는 규소의 혼합물들에서 선택될 수 있다. 바람직하게 안정적이고 용이하게 사용 가능하며 저렴한 질화규소가 사용된다.
알루미늄 화합물은 합금, 산화물, 질화물, 금속들 및 이와 같은 화합물들 및/또는 금속들의 혼합물들에서 선택될 수 있다. 바람직하게 안정적이고 용이하게 사용 가능하며 저렴한 질화알루미늄이 사용된다.
란탄족 원소로 이루어진 화합물들, 예를 들어 유로퓸 화합물들은 산화물, 질화물, 할로겐화물, 수소화물, 금속들 또는 이와 같은 화합물들 및/또는 금속들의 혼합물들에서 선택될 수 있다. 바람직하게 안정적이고 용이하게 사용 가능하며 저렴한 산화유로퓸이 사용된다.
추출물들의 충전 밀도(packing density)는 얻어지는 전구체 재료의 입자 크기를 위한 하나의 척도이다. 방법 단계 A)에서는 특히, 추출물들의 충전 밀도가 작도록 주의해야 한다. 방법 단계 A)에서 상기 추출물들의 분말형 혼합물이 압축되면 될수록, 얻어지는 분말형 전구체 재료의 입자 크기는 더 커진다. 그 반대로 작은 충전 밀도는 미분 된 전구체 재료를 야기한다. 상기 충전 밀도는 여과 공정에 의해 영향을 받을 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방법 단계 A)에서 질화규소는 부분 결정성을 갖거나 또는 결정성을 갖는다. 그에 따라 미분 된 분말형 전구체 재료가 생성될 수 있다. 질화물의 결정성은 분말형 전구체 재료의 입자 크기 또는 입자 크기 값에 영향을 미친다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방법 단계 A)에서 추가로 용융제가 첨가된다. 대안적으로 방법 단계 A)에서 용융제가 생량될 수도 있다. 상기 용융제는 분말형 전구체 재료의 결정성을 개선하기 위해 그리고 결정 성장을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 상기 용융제를 첨가함으로써 반응 온도 또는 어닐링 온도가 감소할 수 있다. 추출물들은 상기 용융제에 의해 균일화될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 용융제는 제1 어닐링 공정 이후에 전구체 재료에 첨가될 수도 있다. 추출물들의 균일화는 예를 들어 모르타르 밀(mortar mill), 볼 밀(ball mill), 와류 형성 믹서(turbulent mixer), 보습날 믹서(ploughshare mixer)에서, 또는 다른 적합한 수단을 이용하여 이루어질 수 있다.
상기 방법에서 방법 단계 B)는 1번 이상 실시될 수 있다. 특히 방법 단계 B)는 1번 내지 5번, 특히 1번 내지 3번, 예를 들어 2번 실시될 수 있다. 각각 분쇄 공정 및 경우에 따라 여과 공정이 후속하는 어닐링 공정의 빈도수에 의해 얻어지는 전구체 재료의 입자 크기 또는 입자 크기 값이 영향을 받을 수 있다. 마지막에 실시되는 어닐링 공정 이후에 혼합물은 분쇄 및/또는 여과된다.
상기 방법에서 방법 단계 B)의 어닐링 공정은 1550℃보다 낮거나 같은 온도로 실시된다. 적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방법 단계 B)는 1200 내지 1550℃, 특히 1200 내지 1500℃, 예를 들어 1450℃의 온도로 실시된다. 온도를 선택함으로써 얻어지는 분말형 전구체 재료의 입자 크기 또는 입자 크기 값은 영향을 받을 수 있다. 본 실시 형태에서 온도는 방법 단계 B)에서 최대 온도 또는 최대 합성 온도를 나타낸다. 본 방법에서 선택된 합성 온도는 종래 방법의 온도들보다 더 낮다. 방법 단계 B)에서 낮은 온도를 사용함으로써, 분말형 전구체 재료가 추가 가공되는 경우 소결형 능력이 개선된다. 질화물 전구체 재료들 또는 형광체들의 경우 낮은 합성 온도는 종종 서브 상(subphase)을 형성한다. 반응성 추출물들을 적합하게 선택함으로써 낮은 합성 온도에서도 서브 상의 형성이 저지될 수 있고 미분 된 전구체 재료를 얻을 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방법 단계 B)의 어닐링 공정 동안에 1분 내지 24시간의 범위에서 선택된 유지 시간이 적용된다. 특히 상기 유지 시간은 1시간 내지 8시간의 범위에서, 예를 들어 1시간 내지 4시간의 범위에서, 예컨대 2시간으로 선택되었다. 유지 시간은 최대 온도가 유지되는 시간으로 이해된다. 상기 유지 시간은 가열 시간 및 냉각 시간과 함께 전체 어닐링 지속시간을 나타낸다. 얻어지는 분말형 전구체 재료의 입자 크기는 상기 유지 시간에 의해 마찬가지로 영향을 받을 수 있다.
얻어지는 분말형 전구체 재료의 입자 크기에 영향을 미치기 위한 추가의 파라미터는 가열 램프(heating ramp) 및 냉각 램프(cooling ramp)이다. 이와 같은 가열 램프 및 냉각 램프는 예를 들어 오븐 타입에 따라 선택될 수 있다. 오븐 타입은 예컨대 튜브 오븐, 챔버 오븐 또는 관통 오븐이 있다.
어닐링 공정은 예를 들어 텅스텐, 몰리브덴, 코런덤, 산화알루미늄, 흑연 또는 질화붕소로 이루어진 도가니(crucible) 내에서 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 도가니는 예를 들어 몰리브덴으로 이루어진 라이닝(lining) 또는 사파이어로 이루어진 라이닝을 포함할 수 있다. 어닐링 공정은 기체 밀봉된 오븐 내에서 환원 분위기 및/또는 불활성 기체하에, 예를 들어 수소, 암모니아, 아르곤, 질소 또는 상기 물질들의 혼합물들에서 이루어질 수 있다. 상기 분위기는 유동적이거나 또는 정적일 수 있다. 또한, 순수한 탄소가 미분 된 형태로 오븐 공간 내에 존재하는 경우, 얻어지는 전구체 재료의 품질에 바람직할 수 있다. 대안적으로 탄소를 추출물들의 혼합물 내에 직접 제공할 수 있다.
예를 들어 분쇄 공정 및/또는 여과 공정과 같은 추후 가공 공정을 중간에 갖거나 또는 갖지 않는 여러 번의 추출물 어닐링 공정에 의해 결정성 또는 입자 크기 분포가 계속해서 개선될 수 있다. 추가 장점들로는 얻어지는 전구체 재료의 개선된 광학적 특성과 결부된 더 낮은 결함 빈도 및/또는 얻어지는 전구체 재료의 더 높은 안정성이 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방법 단계 B) 다음에 방법 단계 C)가 실시된다. 상기 방법 단계 C)에서는 분말형 전구체 재료가 알칼리 용액 및/또는 산(acid) 내에서 세척될 수 있다. 상기 산은 예를 들어 염산, 황산, 질산, 불화수소산, 유기산 및 상기 산들의 혼합물들을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 알칼리 용액은 수산화칼륨 용액, 수산화나트륨 용액 및 상기 용액들의 혼합물들을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 이와 같은 유형의 세척 공정은 도핑 된 분말형 전구체 재료의 제조시 효율을 높일 수 있다. 또한, 그럼으로써 서브 상, 유리 상(glassy phase) 또는 다른 불순물들이 제거될 수 있고, 분말형 전구체 재료의 광학적 특성들이 개선될 수 있다.
계속해서 전술된 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 분말형 전구체 재료가 제시된다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 분말형 전구체 재료는 제1 입자 크기 값(d50) 및/또는 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는 것을 특징으로 한다. 특히 상기 분말형 전구체 재료는 전술된 실시예들에 따른 방법에 의해 제조된다. 특히 상기 분말형 전구체 재료는 제1 입자 크기 값(d50) 및 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는다. 상기 제1 입자 크기 값(d50)은 2㎛보다 작거나 같고 그리고/또는 상기 제2 입자 크기 값(d90)은 3.5㎛보다 작거나 같을 수 있다. 다른 조건이 제시되어 있지 않은 경우, 제1 입자 크기 값(d50)은 다음에서 부피와 관련하여 재료의 50%가 이와 같은 크기 또는 지름보다 작고 그리고/또는 부피와 관련하여 재료의 50%가 이와 같은 크기 또는 지름보다 크도록 규정된 값(d50)으로 이해된다. 본 실시 형태에서 다른 조건이 제시되어 있지 않은 경우, 제2 입자 크기 값(d90)은 부피와 관련하여 재료의 90%가 이와 같은 크기 또는 지름보다 작고 그리고/또는 부피와 관련하여 재료의 10%가 이와 같은 크기 또는 지름보다 크도록 규정된다. 이와 같은 맥락에서 입자 크기 또는 입자 크기 값이라는 용어는 개별 입자의 1차 입자 크기 및 응집 입자 크기를 포함할 수 있다. 상기 제1 또는 제2 입자 크기 값은 레이저 회절법(laser diffraction)에 의해 결정될 수 있다. 입자 크기는 d50-값 및/또는 d90-값으로 기술될 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 제1 입자 크기 값(d50)은 1+/-0.3㎛의 값을 갖는다. 대안적으로 또는 추가적으로 제2 입자 크기 값(d90)은 3+/-0.3㎛의 값을 가질 수 있다.
다시 말해 상기 방법에 의해, 매우 작은 제1 입자 크기 값(d50) 및 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는 특히 미분 된 분말형 전구체 재료가 제공된다. 상기 미분 된 분말형 전구체 재료는 예를 들어 발광 다이오드와 같은 광전자 소자들 내에 사용되기에 적합하다. 상기 사용예로 분말형 변환 물질로서 분말형 전구체의 사용 및 세라믹 포스포 컨버터들(ceramic phosphor converters)로의 전구체의 추가 가공 또는 광전자 소자들 내에서 상기 세라믹 포스포 컨버터들의 용도가 포함된다. 광전자 소자들 내에서 상기 세라믹 포스포 컨버터들의 용도는 특히 상기 미분 된 분말형 전구체 재료의 우수한 소결형 능력을 조건으로 한다.
계속해서 광전자 소자의 적어도 하나의 세라믹층을 형성하기 위한 분말형 전구체 재료의 용도가 제시된다. 상기 광전자 소자는 예컨대 LED를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 분말형 전구체 재료는 광전자 소자의 세라믹층을 형성하고, 이 경우 상기 세라믹층은 반도체 층 시퀀스를 포함하는 상기 광전자 소자의 빔 경로 내에 배치되어 있다.
이와 같은 실시 형태에 따르면, 반도체 층 시퀀스 내에 존재하는 반도체 재료들은 적어도 부분적으로 전자 루미네선스를 포함하는 한, 어느 한 반도체 재료에 한정되어 있지 않다. 예를 들어 인듐, 갈륨, 알루미늄, 질소, 인, 비소, 산소, 규소, 탄소 및 상기 물질들의 조합들에서 선택된 원소들의 화합물들이 사용된다. 그러나 다른 원소들 및 첨가물들이 사용될 수도 있다. 활성 영역을 구비한 층 시퀀스는 예를 들어 질화물 화합물 반도체 재료들에 기초할 수 있다. 본 맥락에서 "질화물 화합물 반도체 재료에 기초한다"는 표현은 반도체 층 시퀀스 또는 반도체 층 시퀀스의 적어도 일부가 질화물 화합물 반도체 재료, 바람직하게 AlnGamIn1 -n-mN을 포함하거나 또는 이와 같은 재료로 이루어져 있다는 사실을 의미한다(이때 0≤n≤1, 0≤m≤1 및 n+m≤1). 이 경우, 이와 같은 재료는 반드시 전술된 화학식에 따른 수학적으로 정확한 조성을 가질 필요는 없다. 오히려 상기 재료는 예를 들어 하나 또는 다수의 도펀트 및 추가의 구성 성분들을 포함할 수 있다. 그러나 간소화를 위해, 전술된 화학식은 결정 격자의 주요한 구성 성분들(Al, Ga, In, N)이 부분적으로 소량의 추가 물질들에 의해 대체 및/또는 보충될 수 있는 경우에도 상기 주요한 구성 성분들만을 포함한다.
반도체 층 시퀀스는 활성 영역으로서, 예를 들어 종래의 pn-천이부, 이중 헤테로 구조물, 단일 양자 웰 구조물(SQW-구조물) 또는 다중 양자 웰 구조물(MQW-구조물)을 포함할 수 있다. 상기 반도체 층 시퀀스는 활성 영역 이외에 추가의 기능 층들 및 기능 영역들을 포함할 수 있는데, 예컨대 p-도핑 된 또는 n-도핑 된 전하 캐리어 운반층들, 즉 전자 운반층들 혹은 홀 운반층들, p-도핑 된 또는 n-도핑 된 구속층들 혹은 클래딩층들, 버퍼층들 및/또는 전극들 그리고 상기 층들 및 영역들의 조합들을 포함할 수 있다. 상기 활성 영역들 또는 추가의 기능 층들 및 영역들에 해당하는 이와 같은 유형의 구조물들은 당업자에게 특히 구성, 기능 및 구조와 관련하여 공지되어 있고, 따라서 여기에서 더 상세하게 설명되지 않는다.
분말형 전구체 재료는 세라믹층을 완전히 형성할 수 있다. 대안적으로 분말형 전구체 재료를 포함하지 않는 추가의 첨가물들이 세라믹층 내에 삽입될 수 있다. 분말형 전구체 재료는 세라믹 또는 세라믹층으로 추가 가공될 수 있다. 세라믹 가공 공정은 예를 들어 방전 플라즈마 소결법(SPS) 또는 테이프 주조법에 의해 이루어질 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 세라믹층은 파장 변환층으로서 삽입된다. 상기 파장 변환층은 발광 다이오드, 예를 들어 완전 변환 다이오드 내에 포함될 수 있다. 본 실시 형태에서 그리고 다음에서 완전 변환은 분말 형태 또는 세라믹층 형태의 형광체가 반도체 층 시퀀스에 의해 방출되는 방사선, 본 실시 형태에서는 1차 방사선을 변경된 파장을 갖는 방사선, 본 실시 형태에서는 2차 방사선으로 완전히 변환하는 것을 의미한다. 대안적으로 세라믹층 또는 분말로 형성된 형광체는 1차 방사선을 2차 방사선으로 단지 부분적으로만 변환할 수 있다. "부분적"이라는 표현은 본 실시 형태에서 1차 방사선뿐만 아니라 2차 방사선도 전체 방사선으로서 발광 다이오드로부터 배출된다는 사실을 의미한다. 따라서 파장 변환층 내에 형광체 전구체이고 작은 입자 크기를 가지며 그에 따라 우수한 소결형 능력을 갖는 분말형 전구체 재료가 삽입될 수 있다. 전구체 재료는 분말로서 또는 추가 가공된 세라믹으로서 파장 변환층 내에 삽입될 수 있다. 2가지 경우에서 상기 파장 변환층은 발광 다이오드의 빔 경로 내에 배치될 수 있고, 방출된 1차 방사선을 상이한 그리고 대부분 더 긴 파장의 2차 방사선으로 부분적으로 또는 완전히 변환할 수 있다.
파장 변환층은 분말형 전구체 재료와 관련하여 제시된 바와 같은 통상의 세라믹 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. 세라믹 제조 공정에 필요한 작은 입자 크기 또는 입자 크기 값의 분말형 전구체 재료를 달성하기 위해, 그리고 그에 따라 소결형 능력을 높이기 위해, 큰 입자의 분말이 비교적 강하게 분쇄되어야 한다. 그러나 이와 같은 상황은 적어도 하나의 분쇄 과정에 따른 손상들로 인해, 예를 들어 파편 입자의 생성, 개별 입자들의 균열 또는 그와 유사한 상황으로 인해 특히 재료들의 효율을 악화시키고, 긴 분쇄 공정의 결과로 분쇄물 내에 생성되는 불순물들을 야기한다. 이와 같은 상황은 특히 낮은 양자 효율을 야기한다. 분말형 전구체 재료가 반응성 추출물들에 의해 제조됨으로써, 상기 분말형 전구체 재료는 더 긴 분쇄 공정이 저지될 수 있을 정도로 이미 충분히 미분 되어 있다. 따라서 상기 분말형 전구체 재료는 효율적인 세라믹 파장 변환층들로 가공될 수 있다.
대안적으로 분말형 전구체 재료는 세라믹 소자로 추가 가공될 필요없이 광전자 소자 내에 분말형 변환 재료로서 삽입될 수 있다. 상기 목적을 위해 상기 분말형 전구체 재료는 캐스팅 컴파운드 용적 내에 가공될 수 있다. 이 경우, 상기 분말형 전구체 재료는 매트릭스 재료, 예를 들어 실리콘 또는 다른 적합한 매트릭스 재료들 내에 매립될 수 있다. 매트릭스 재료 내에 매립된 분말형 전구체 재료는 캐스팅 컴파운드, 층 또는 박막으로서 형성될 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 파장 변환층은 소형판으로서 형성되어 있고, 이 경우 상기 소형판은 반도체 층 시퀀스의 방사선 주측 상에 직접 배치되어 있다. 본 실시 형태에서 방사선 주측은 반도체 층 시퀀스의 성장 방향에 대해 횡방향으로 배치되어 있는 상기 반도체 층 시퀀스의 표면을 의미한다. 본 실시 형태에서 그리고 다음에서 "직접"이라는 표현은 상기 파장 변환층이 상기 방사선 주측과 직접 기계적으로 접촉한다는 사실을 의미한다. 이 경우, 상기 파장 변환층과 상기 방사선 주측 사이에 추가의 층들 및/또는 소자들이 배치되어 있지 않다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 파장 변환층은 반도체 층 시퀀스에 의해 방출된 1차 전자기 방사선을 2차 전자기 방사선으로 완전히 변환한다.
대안적으로 파장 변환층은 반도체 층 시퀀스에 의해 방출된 1차 전자기 방사선의 단지 일부, 예컨대 70%를 2차 전자기 방사선으로 변환한다.
일 실시 형태에 따르면, 파장 변환층은 방사선원과 직접 접촉한다. 이와 같은 방식으로 1차 전자기 방사선에서 2차 전자기 방사선으로의 변환 공정은 적어도 부분적으로 상기 방사선원 가까이에서, 예를 들어 세라믹층과 방사선원 사이에 200㎛보다 작거나 같은 간격, 바람직하게는 50㎛보다 작거나 같은 간격을 두고 이루어질 수 있다(소위 "칩 레벨 변환(chip level conversion)").
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 파장 변환층은 방사선원에 대해 규정된 간격을 두고 위치한다(소위 "리모트 포스포 변환(remote phosphor conversion)").
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 파장 변환층은 방사선원에 대해 간격을 두고 있다. 이와 같은 방식으로 1차 전자기 방사선에서 2차 전자기 방사선으로의 변환 공정은 적어도 부분적으로 방사선원에 대해 큰 간격을 두고 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 변환 공정은 세라믹층과 방사선원 사이에 200㎛보다 크거나 같은 간격, 바람직하게 750㎛보다 크거나 같은 간격, 특히 바람직하게 900㎛보다 크거나 같은 간격을 두고 이루어질 수 있다(소위 "리모트 포스포 변환(remote phosphor conversion)").
본 실시 형태에서 그리고 다음에서 색상 표시는 방출된 형광체 또는 전구체 재료들과 관련하여 전자기 방사선의 각각의 스펙트럼 영역을 나타낸다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 전구체 재료는 적색 스펙트럼 영역에서 광을 방출한다. 적색 광을 방출하는 전구체 재료는 분말 또는 세라믹으로서 형성될 수 있다. 상기 적색 광을 방출하는 전구체 재료는 광전자 소자의 빔 경로 내에 배치될 수 있다.
추가로 광전자 소자는 황색 스펙트럼 영역에서 광을 방출하는 층을 포함할 수 있다. 황색 광을 방출하는 층은 매트릭스 재료, 예컨대 실리콘 내에 분말로서 또는 분말로 이루어진 상태로 존재할 수 있거나, 세라믹으로 형성될 수 있다. 상기 황색 광을 방출하는 층은 광전자 소자의 빔 경로 내에 배치될 수 있다. 특히 이트륨-알루미늄-석류석(YAG) 및/또는 루테튬-알루미늄-석류석(LuAG)이 황색 광을 방출하는 층 내에서 혹은 황색 광을 방출하는 층으로서 사용될 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 적색 및 황색 광을 방출하는 층이 광전자 소자 내에서 청색 광을 방출하는 1차 방사선의 빔 경로 내에 배치되어 있다. 이 경우, 상기 1차 방사선은 적색 및 황색 광을 방출하는 층들에 의해 단지 부분적으로만 변환됨으로써, 결과적으로 광전자 소자의 전체 방사선은 외부 관찰자에게 온백색 광으로서 보인다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 이전에 언급된 실시 형태들을 기반으로 광전자 소자의 빔 경로 내에 적어도 하나의 추가 형광체 또는 추가 전구체 재료 또는 추가 포스포 세라믹이 더 배치되어 있다. 원칙적으로 상기 추가 형광체 또는 추가 전구체 재료 또는 추가 포스포 세라믹은 가시 스펙트럼 영역에서, 예컨대 청색 또는 녹색 스펙트럼 영역에서 아무 파장이나 방출할 수 있다. 광전자 소자의 전체 방사선은 외부 관찰자에게 백색 광으로 보일 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 분말형 전구체 재료는 예를 들어 변환층으로서 캐스팅 재료 내에 형성되어 있고 광전자 소자 내에 배치되어 있다. 상기 변환층은 반도체 층 시퀀스를 포함하는 상기 광전자 소자의 빔 경로 내에 배치되어 있다.
상기 제조 방법, 분말형 전구체 재료 및 분말형 전구체 재료의 용도의 추가 장점들 그리고 바람직한 실시 형태들은 다음의 실시예들 및 도면들로부터 주어진다.
도 1은 실시 형태들 및 비교 예시들에서 분말형 전구체 재료의 제1 입자 크기 값(d50) 및 제2 입자 크기 값(d90)을 도시하고, 그리고
도 2는 일 실시 형태에 따른 광전자 소자의 개략적인 측면도이다.
다음에서 큰 입자의 전구체 재료를 제조하기 위한 비교 예시들 V1, V2 및 V3 그리고 미분 된 분말형 전구체 재료들을 제조하기 위한 실시예들 A1, A2 및 A3가 제시된다.
비교 예시 V1: CaAlSiN3:Eu의 제조
50g의 Ca3N2, 41g의 AlN, 47g의 Si3N4(대략 11㎡/g의 특수 표면적) 및 5g의 Eu2O3는 보호 기체 분위기하에 무게 측정되고 균일화되었다. 후속하여 추출 혼합물은 가볍게 압축된 상태로 수시간 동안 환원 분위기하에 튜브 오븐 또는 챔버 오븐 내에서 1550℃ 내지 1800℃의 온도로 어닐링 되었다. 후속하여 입자 크기 또는 입자 크기 값을 조정하기 위한 추가의 어닐링 공정이 마찬가지로 환원 분위기하에 1550℃ 내지 1800℃로 이루어질 수 있다. 어닐링 된 물질의 후속하는 분쇄 공정 및 여과 공정 이후에 일반 화학식 CaAlSiN3:Eu을 갖는 큰 입자의 형광체가 생성되었다. 도 1 및 표 1이 나타내는 큰 입자의 형광체는 처리 공정 이후에 9.4㎛의 제1 입자 크기 값(d50) 및 15.8㎛의 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는다.
비교 예시 V2: CaAlSiN3:Eu의 제조
50g의 Ca3N2, 41g의 AlN, 47g의 Si3N4(대략 110㎡/g의 특수 표면적) 및 5g의 Eu2O3는 보호 기체 분위기하에 무게 측정되고 균일화되었다. 후속하여 추출 혼합물은 가볍게 압축된 상태로 수시간 동안 환원 분위기하에 튜브 오븐 또는 챔버 오븐 내에서 1300℃ 내지 1800℃의 온도, 예컨대 1450℃의 온도로 어닐링 되었다. 후속하여 입자 크기 또는 입자 크기 값을 조정하기 위한 추가의 어닐링 공정이 마찬가지로 환원 분위기하에 1300℃ 내지 1800℃, 예컨대 1450℃로 이루어질 수 있다. 어닐링 된 물질의 후속하는 분쇄 공정 및 여과 공정 이후에 큰 입자의 형광체가 생성되었다(표 1 참조).
비교 예시 V3: CaAlSiN3:Eu의 제조
50g의 Ca3N2, 41g의 AlN, 47g의 비결정성(amorphous) Si3N4(대략 103 내지 123㎡/g의 특수 표면적) 및 5g의 Eu2O3는 보호 기체 분위기하에 무게 측정되고 균일화되었다. 후속하여 추출 혼합물은 가볍게 압축된 상태로 수시간 동안 환원 분위기하에 튜브 오븐 또는 챔버 오븐 내에서 1300℃ 내지 1800℃의 온도, 예컨대 1450℃의 온도로 어닐링 되었다. 후속하여 입자 크기 또는 입자 크기 값을 조정하기 위한 추가의 어닐링 공정이 마찬가지로 환원 분위기하에 1300℃ 내지 1800℃, 예컨대 1450℃로 이루어질 수 있다. 어닐링 된 물질의 후속하는 분쇄 공정 및 여과 공정 이후에 큰 입자의 형광체가 생성되었다. 상기 큰 입자의 형광체는 2.3㎛의 제1 입자 크기 값(d50) 및 4.9㎛의 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는다(도 1 및 표 1 참조).
실시예 A1: CaAlSiN3:Eu의 제조
82g의 Ca3N2, 68g의 AlN, 78g의 Si3N4(대략 11㎡/g의 특수 표면적) 및 1g의 Eu2O3는 보호 기체 분위기하에 무게 측정되고 균일화되었다. 후속하여 추출 혼합물은 가볍게 압축된 상태로 수시간 동안 환원 분위기하에 튜브 오븐 또는 챔버 오븐 내에서 1300℃ 내지 1550℃의 온도로 어닐링 되었다. 어닐링 된 물질의 후속하는 분쇄 공정 및 여과 공정 이후에 큰 반응성의 미립자 분말형 전구체 재료가 생성되었다. 이와 같은 전구체 재료는 세라믹 재료들에 사용될 수 있다. 이와 같은 분말형 전구체 재료는 CaAlSiN3:Eu의 상(phase) 이외에 CaSiN2:Eu의 중간 생성물 및 아직 반응하지 않은 AlN으로 이루어져 있다. 상기 CaSiN2:Eu 및 AlN은 세라믹 제조시 목표하는 CaAlSiN3:Eu으로 완전히 반응한다.
실시예 A2: CaAlSiN3:Eu의 제조
82g의 Ca3N2, 68g의 AlN, 78g의 Si3N4(대략 13㎡/g의 특수 표면적) 및 1g의 Eu2O3는 보호 기체 분위기하에 무게 측정되고 균일화되었다. 후속하여 추출 혼합물은 가볍게 압축된 상태로 수시간 동안 환원 분위기하에 튜브 오븐 또는 챔버 오븐 내에서 1300℃ 내지 1550℃의 온도로 어닐링 되었다. 어닐링 된 물질의 후속하는 분쇄 공정 및 여과 공정 이후에 반응성의 미립자 CaAlSiN3:Eu가 생성되었다. 분말형 전구체 재료는 1.2㎛의 제1 입자 크기 값(d50) 및 2.9㎛의 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는다. X선 회절법(X-ray diffraction, XRD)은 상기 분말형 전구체 재료의 상 순도(phase purity)를 확인한다.
실시예 A3: CaAlSiN3:Eu의 제조
82g의 Ca3N2, 68g의 AlN, 78g의 Si3N4(대략 14㎡/g의 특수 표면적) 및 1g의 Eu2O3는 보호 기체 분위기하에 무게 측정되고 균일화되었다. 후속하여 추출 혼합물은 가볍게 압축된 상태로 수시간 동안 환원 분위기하에 튜브 오븐 또는 챔버 오븐 내에서 1300℃ 내지 1550℃의 온도로 어닐링 되었다. 어닐링 된 물질의 후속하는 분쇄 공정 및 여과 공정 이후에 반응성의 미립자 CaAlSiN3:Eu가 생성되었다. 분말형 전구체 재료는 1.3㎛의 제1 입자 크기 값(d50) 및 3.3㎛의 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는다. X선 회절법(XRD)은 상기 분말형 전구체 재료의 상 순도를 확인한다.
도 1은 상응하는 비교 예시들 V1, V2-1, V2-2 및 V3 그리고 실시예들 A1-1, A1-2, A2 및 A3에 대하여, 시간(h) 단위의 상응하는 유지 시간(t) 동안 ℃ 단위의 최대 온도 또는 최대 어닐링 온도(Tmax)에서 그리고 ㎡/g 단위의 Si3N4의 특수 표면적(A)에서 ㎛ 단위의 제1 입자 크기 값(d50) 및 ㎛ 단위의 제2 입자 크기 값(d90)을 그래프로 나타낸다. 추가로 표 1은 분말형 전구체 재료의 양자 효율(Q. E.)을 % 단위로 나타낸다. 비교 예시들 V2-1, V2-2은 비교 예시 V2와 동일하게 제조되었고, 이 경우 ㎡/g 단위의 Si3N4의 특수 표면적(A), ℃ 단위의 최대 어닐링 온도(Tmax) 및/또는 h 단위의 최대 유지 시간(t)과 같은 파라미터는 표 1에 상응하게 설정되었다. 실시예들 A1-1 및 A1-2에서 동일한 내용이 실시되었다. 추가로 표 1은 일 실시 형태에 따라 그리고 비교 예시들에 따라 분말형 전구체 재료의 제1 입자 크기 값(d50)을 ㎛ 단위로, 제2 입자 크기 값(d90)을 ㎛ 단위로, 그리고 양자 효율(Q. E.)을 %로 나타낸다. 이 경우, 양자 효율(Q. E.)은 각각 정제 측정법(tablet measurement)에 의해 결정되었다.
A(㎡/g) Tmax(℃) t(h) d50(㎛) d90(㎛) Q. E.(%)
V1 11 1580 4 9.4 15.8 83
V2-1 110 1550 4 5.8 16.1 69
V2-2 110 1450 4 2.0 4.6 67
V3 103 내지 123 1450 2 2.3 4.9 51
A1-1 11 1450 4 1.4 3.3 77
A1-2 11 1450 2 1.1 3.0 68
A2 13 1450 2 1.2 2.9 70
A3 14 1450 2 1.3 3.3 70
표 1로부터 추출물로서 5㎡/g보다 크거나 같고 100㎡/g보다 작거나 같은 특수 표면적을 갖는 Si3N4을 사용하는 경우 그리고 방법 단계 B)의 어닐링 공정에서 1550℃보다 낮거나 같은 온도에서, 매우 작은 제1 입자 크기 값(d50) 및/또는 제2 입자 크기 값(d90)을 상응하는 높은 양자 효율로 갖는 미분 된 분말형 전구체 재료가 생성될 수 있다는 사실을 알 수 있다. 유지 시간은 2시간 내지 4시간이다.
다음의 표 2에는 미분 된 분말형 전구체 재료의 제1 입자 크기 값(d50) 및 제2 입자 크기 값(d90)에 대한 ㎡/g 단위의 질화알루미늄(AlN)의 특수 표면적(AA)의 영향이 나타나 있다. 질화규소의 대략 11㎡/g의 특수 표면적은 모든 실험들에서 일정하게 유지되었다. 상기 표 2로부터 질화알루미늄의 작은 특수 표면적, 특히 ≤3.6㎡/g의 특수 표면적이 작은 입자 크기 또는 입자 크기 값을 야기한다는 사실이 드러난다. 이와 같은 방식으로 예를 들어 3.1 내지 3.6㎡/g의 특수 표면적을 갖는 질화알루미늄에 의해 제조된 분말형 전구체 재료는 1.1㎛의 제1 입자 크기 값(d50) 및 3.9㎛의 제2 입자 크기 값(d90)을 나타낸다.
AA(㎡/g) Tmax(℃) t(h) d50(㎛) d90(㎛)
3.1 내지 3.6 1450 2 1.1 3.0
＞115 1450 2 4.3 17.8
2.3 내지 2.9 1450 2 1.4 4.2
질화물(추출물)의 특수 표면적 및 적합하게 선택된 온도에 의해서 분말형 전구체 재료가 의도한 대로 제조될 수 있고 자체 소결 특성들 또는 자체 입자 크기에서 조절될 수 있다는 사실이 드러났다. 그에 따라 예컨대 테이프 주조법의 경우 입자 크기를 통해 충전 밀도에 영향을 미칠 가능성이 주어진다. 일반적으로 큰 d90-값 또는 제2 입자 크기 값을 갖는 전구체들은 세라믹 제조시 가공되기 어렵거나 전혀 가공되지 못하거나, 또는 효율 저하 및 불순물들을 야기하는 복잡한 분쇄 공정들에서 추후 가공되어야 한다.
도 2는 발광 다이오드(LED)의 실시예에서 광전자 소자(100)의 개략적인 측면도이다. 광전자 소자(100)는 활성 영역(명시적으로 나타나있지 않음)을 구비한 층 시퀀스(1), 제1 전기 접속부(2), 제2 전기 접속부(3), 본드 와이어(4), 캐스팅 컴파운드(5), 하우징 벽(7), 하우징(8), 리세스(9), 세라믹층(11) 또는 파장 변환층(11)을 형성하기 위한 전구체 재료(6) 및 매트릭스 재료(10)를 포함한다. 상기 파장 변환층(11)을 포함하고 활성 영역을 구비한 상기 층 시퀀스(1)는 상기 광전자 소자, 상기 캐스팅 컴파운드(5) 및/또는 상기 리세스(9) 내부에 배치되어 있다. 상기 제1 및 제2 전기 접속부(2, 3)는 활성 영역을 구비한 상기 층 시퀀스(1) 아래에 배치되어 있다. 활성 영역을 구비한 상기 층 시퀀스(1)와 상기 본드 와이어(4), 그리고 활성 영역을 구비한 상기 층 시퀀스(1)와 상기 제1 및/또는 제2 전기 접속부(2, 3)는 간접 및/또는 직접적으로 전기 접촉부 및/또는 기계 접촉부를 포함한다.
계속해서 활성 영역을 구비한 층 시퀀스(1)는 캐리어(본 도면에는 나타나있지 않음) 상에 배치될 수 있다. 캐리어로는 예를 들어 프린트 배선판(printed circuit board, PCB), 세라믹 기판, 회로 기판 또는 금속 기판, 예컨대 알루미늄 기판이 고려될 수 있다.
대안적으로 소위 박막 칩의 경우 층 시퀀스(1)는 캐리어 없이 배치될 수 있다.
활성 영역은 일 방사 방향으로 1차 전자기 방사선을 방출하기에 적합하다. 활성 영역을 구비한 층 시퀀스(1)는 예를 들어 질화물 화합물 반도체 재료에 기초할 수 있다. 질화물 화합물 반도체 재료는 특히 청색 및/또는 자외선 스펙트럼 영역의 1차 전자기 방사선을 방출한다. 특히 질화물 화합물 반도체 재료로서 460㎚의 파장을 갖는 1차 전자기 방사선을 갖는 InGaN이 사용될 수 있다.
1차 전자기 방사선의 빔 경로 내에는 파장 변환층(11)이 배치되어 있다. 매트릭스 재료(10)는 예를 들어 폴리머 재료 또는 세라믹 재료이다. 이 경우, 상기 파장 변환층(11)은 활성 영역을 구비한 층 시퀀스(1) 상에 직접 기계적으로 그리고/또는 전기적으로 접촉하며 배치되어 있다.
대안적으로 추가의 층들 및 예를 들어 캐스팅 컴파운드와 같은 재료들이 파장 변환층과 층 시퀀스(1) 사이에 배치될 수 있다(본 도면에는 나타나있지 않음).
대안적으로 파장 변환층(11)은 하우징(8)의 하우징 벽(7)에 직접 또는 간접적으로 배치될 수 있다(본 도면에는 나타나있지 않음).
대안적으로 전구체 재료가 밀봉 재료 내에 매립되어 있고(본 도면에는 나타나있지 않음) 추가의 재료, 예컨대 확산체(diffuser)(10)와 함께 캐스팅 컴파운드(5)로 형성될 수 있다.
파장 변환층(11)은 1차 전자기 방사선을 2차 전자기 방사선으로 적어도 부분적으로 변환한다. 예를 들어 상기 1차 전자기 방사선은 전자기 방사선의 청색 스펙트럼 영역에서 방출되고, 이 경우 이와 같은 1차 전자기 방사선의 적어도 일부는 상기 파장 변환층(11)에 의해 적색 및/또는 녹색 스펙트럼 영역의 2차 전자기 방사선으로 그리고/또는 상기 스펙트럼 영역들의 조합들의 방사선으로 변환된다. 광전자 소자로부터 배출되는 전체 방사선은 청색 광을 방출하는 1차 방사선과 적색 및 녹색 광을 방출하는 2차 방사선이 중첩된 방사선이고, 이 경우 외부 관찰자에게 나타나는 전체 방사선은 백색 광이다.
파장 변환층(11)은 세라믹 또는 분말로 형성될 수 있고 1차 전자기 방사선을 2차 전자기 방사선으로 완전히 변환할 수 있다. 이 경우, 상기 2차 전자기 방사선은 적색 스펙트럼 영역을 갖는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 적색 광을 방출하는 파장 변환층(11)은 세라믹으로 형성되어 있고, 추가적으로 분말로 형성되고 황색 및/또는 녹색 광을 방출하는 형광체와 함께 광전자 소자 내에 배치되어 있다. 특히 상기 광전자 소자는 외부 관찰자에게 백색 광으로 나타나는 전체 방사선을 갖는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 적색 광을 방출하는 파장 변환층(11)은 세라믹으로 형성되어 있고, 추가적으로 또는 대안적으로 세라믹으로 형성되고 황색 및/또는 녹색 광을 방출하는 형광체와 함께 광전자 소자 내에 배치되어 있다. 특히 상기 광전자 소자는 외부 관찰자에게 백색 광으로 나타나는 전체 방사선을 갖는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 적색 광을 방출하는 파장 변환층(11)은 분말로 형성되어 있고, 추가적으로 세라믹으로 형성되고 황색 및/또는 녹색 광을 방출하는 형광체와 함께 광전자 소자 내에 배치되어 있다. 특히 상기 광전자 소자는 외부 관찰자에게 백색 광으로 나타나는 전체 방사선을 갖는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 적색 광을 방출하는 파장 변환층(11)은 분말로 형성되어 있고, 추가적으로 분말로 형성되고 황색 및/또는 녹색 광을 방출하는 적어도 하나의 형광체와 함께 광전자 소자 내에 배치되어 있다. 특히 상기 광전자 소자는 외부 관찰자에게 백색 광으로 나타나는 전체 방사선을 갖는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 1차 방사선은 UV-스펙트럼 영역의 파장을 갖는다. 파장 변환층(11)은 세라믹 또는 분말로 형성될 수 있고, 추가적으로 세라믹 또는 분말로 형성되고 황색 및/또는 녹색 광을 방출하는 형광체와 함께 그리고 세라믹 또는 분말로 형성되고 청색 광을 방출하는 형광체와 함께 광전자 소자 내에 배치될 수 있다. 특히 상기 광전자 소자는 외부 관찰자에게 백색 광으로 나타나는 전체 방사선을 갖는다.
본 발명은 실시예들을 참조한 설명 내용에만 한정되어 있지 않고, 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들 각각의 조합을 포함하며, 특히 이와 같은 특징 또는 이와 같은 조합들이 청구 범위 내에 또는 실시예들 내에 명시적으로 제시되어 있지 않더라도, 본 발명은 특징들의 각각의 조합을 청구 범위 내에 포함한다.
본원은 독일 특허 출원서 10 2013 105 304.1호의 우선권을 청구하며, 그에 따라 상기 출원서의 공개 내용은 인용의 방식으로 본원에 함께 수용된다.

Claims (18)

  1. 다음의 일반적인 화학적 조성 Ⅰ 또는 Ⅱ 또는 Ⅲ 또는 Ⅳ:
    Ⅰ: (CaySr1-y)AlSiN3: X1
    Ⅱ: (CabSraLi1-a-b)AlSi(N1-CFC)3: X2
    Ⅲ: Z5-δAl4-2δSi8+2δN18: X3
    Ⅳ: (Z1- dLid)5- δAl4 - 2δSi8 + 2δ(N1-xFx)18: X4
    의 분말형 전구체 재료의 제조 방법에 있어서,
    X1 및 X2 및 X3 및 X4는 각각 활성제(activator)이거나 다수의 활성제의 조합이고,
    상기 활성제를 란탄족 원소들, 즉 Mn2 + 및/또는 Mn4 +에서 선택하며,
    Z를 다음의 원소 그룹: Ca, Sr, Mg에서 선택하거나 상기 원소들의 조합에서 선택하며,
    이때 0≤y≤1 및 0≤a＜1 및 0≤b＜1 및 0＜c≤1 및
    Figure pct00003
    및 0≤x＜1 및 0≤d＜1을 적용하고,
    A) 추출물(educt)들로 이루어진 분말형 혼합물을 제조하는 단계로서, 상기 추출물들은 전술된 화학적 조성들 Ⅰ 및/또는 Ⅱ 및/또는 Ⅲ 및/또는 Ⅳ의 이온들을 포함하는 단계,
    B) 보호 기체 분위기(protective gas atmosphere)하에 상기 혼합물을 어닐링(annealing) 하는 단계, 그리고 후속하는 분쇄 단계를 포함하며,
    상기 방법 단계 A)에서 추출물로서 5㎡/g보다 크거나 같고 100㎡/g보다 작거나 같은 특수 표면적을 구비한 적어도 하나의 질화규소를 선택하고,
    상기 방법 단계 B)의 어닐링 공정을 1550℃보다 낮거나 같은 온도로 실시하는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방법 단계 B)의 어닐링 공정을 1200℃ 내지 1550℃의 범위에서 선택된 온도로 실시하는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 질화규소는 10㎡/g 내지 30㎡/g 범위의 특수 표면적을 갖는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서 추출물로 AlN을 선택하고, AlN은 1 내지 25㎡/g의 특수 표면적을 갖는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서 추출물로 탄산염, 산화물, 질화물, 탄화물, 금속들 및/또는 할로겐화물을 사용하는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서 적어도 상기 질화규소가 부분 결정성을 갖거나 결정성을 갖는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 단계 B)를 1번 내지 5번 실시하는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 단계 B)의 어닐링 공정 동안에 1분 내지 24시간의 범위에서 선택된 유지 시간을 적용하는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 단계 B)에 후속하는 방법 단계 C)에서 상기 분말형 전구체 재료를 알칼리 용액 및/또는 산(acid) 내에서 세척하는,
    분말형 전구체 재료의 제조 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항에 따른 방법에 의해 제조된 분말형 전구체 재료.
  11. 제1 입자 크기 값(d50) 및 제2 입자 크기 값(d90)을 갖는 분말형 전구체 재료에 있어서,
    상기 제1 입자 크기 값(d50)은 2㎛보다 작거나 같고 그리고/또는 상기 제2 입자 크기 값(d90)은 3.5㎛보다 작거나 같은,
    분말형 전구체 재료.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 입자 크기 값(d50)은 1±0.3㎛의 값을 갖고 그리고/또는 상기 제2 입자 크기 값(d90)은 3±0.3㎛의 값을 갖는,
    분말형 전구체 재료.
  13. 광전자 소자(100)의 세라믹층(11)을 형성하기 위한 제10 항 또는 제11 항 또는 제12 항에 따른 분말형 전구체 재료의 용도에 있어서,
    상기 세라믹층(11)은 반도체 층 시퀀스(1)를 포함하는 광전자 소자의 빔 경로 내에 배치되어 있는,
    세라믹층을 형성하기 위한 분말형 전구체 재료의 용도.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 세라믹층(11)은 파장 변환층으로서 삽입되는,
    세라믹층을 형성하기 위한 분말형 전구체 재료의 용도.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 파장 변환층은 소형판으로서 형성되어 있고, 상기 소형판은 반도체 층 시퀀스(1)의 방사선 주측 상에 직접 배치되어 있는,
    세라믹층을 형성하기 위한 분말형 전구체 재료의 용도.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 파장 변환층은 반도체 층 시퀀스(1)에 의해 방출된 1차 전자기 방사선을 2차 전자기 방사선으로 완전히 변환하는,
    세라믹층을 형성하기 위한 분말형 전구체 재료의 용도.
  17. 제13 항에 있어서,
    백색 광을 생성하기 위해 상기 광전자 소자의 빔 경로 내에 적어도 하나의 추가 형광체 또는 추가 전구체 재료 또는 추가 포스포 세라믹(phosphor ceramic)이 배치되어 있는,
    세라믹층을 형성하기 위한 분말형 전구체 재료의 용도.
  18. 광전자 소자(100) 내에서 제13 항에 따른 분말형 전구체 재료의 용도에 있어서,
    상기 분말형 전구체 재료는 분말로 형성되어 있고, 상기 분말은 반도체 층 시퀀스(1)를 포함하는 상기 광전자 소자의 빔 경로 내에 배치되어 있는,
    광전자 소자 내 분말형 전구체 재료의 용도.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013105307A1 (de) * 2013-05-23 2014-11-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen Precursormaterials, pulverförmiges Precursormaterial und seine Verwendung
JP6202154B2 (ja) * 2015-08-28 2017-09-27 日亜化学工業株式会社 窒化物蛍光体及びその製造方法並びに発光装置
JP6902360B2 (ja) * 2017-02-17 2021-07-14 日本特殊陶業株式会社 波長変換部材
CN108165266B (zh) * 2018-03-23 2019-01-08 旭宇光电（深圳）股份有限公司 一种氟氮化物荧光粉及包含该荧光粉的发光器件
CN112739796B (zh) * 2018-09-12 2024-01-09 电化株式会社 荧光体和发光装置
CN116113678A (zh) * 2020-07-30 2023-05-12 电化株式会社 荧光体粒子、复合体、波长转换部件及投影仪
KR20230101915A (ko) * 2020-12-04 2023-07-06 덴카 주식회사 형광체 입자 및 발광 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001322871A (ja) * 2000-03-07 2001-11-20 Shin Etsu Chem Co Ltd 希土類元素を含有する酸化物焼結体およびその製造方法
JP2006052337A (ja) * 2004-08-12 2006-02-23 Fujikura Ltd サイアロン蛍光体およびその製造方法
JP2008163078A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Stanley Electric Co Ltd 蛍光体及びそれを用いた発光装置
WO2008084848A1 (ja) * 2007-01-12 2008-07-17 National Institute For Materials Science 蛍光体、その製造方法および発光器具
KR20100019446A (ko) * 2007-04-17 2010-02-18 오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁 적색­방사 형광체 및 이러한 형광체를 포함하는 광원

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4778778A (en) * 1987-06-03 1988-10-18 Keramont Advanced Ceramic Products Corporation Process for the production of sintered aluminum nitrides
AU7498994A (en) * 1993-08-10 1995-02-28 Ao Forschungsinstitut Davos Treatment of tumors by selective protein depletion
US6410471B2 (en) * 2000-03-07 2002-06-25 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for preparation of sintered body of rare earth oxide
DE602004027146D1 (de) * 2003-08-25 2010-06-24 Dip Tech Ltd Tinte für keramische oberflächen
TWI262609B (en) 2004-02-27 2006-09-21 Dowa Mining Co Phosphor and manufacturing method thereof, and light source, LED using said phosphor
US7176152B2 (en) * 2004-06-09 2007-02-13 Ferro Corporation Lead-free and cadmium-free conductive copper thick film pastes
US7138756B2 (en) * 2004-08-02 2006-11-21 Dowa Mining Co., Ltd. Phosphor for electron beam excitation and color display device using the same
WO2006080535A1 (ja) * 2005-01-31 2006-08-03 Ube Industries, Ltd. 窒化物赤色蛍光体およびその製造方法
CN102226085B (zh) * 2005-03-22 2014-07-30 独立行政法人物质·材料研究机构 荧光体的制造方法
JP4836229B2 (ja) 2005-05-31 2011-12-14 株式会社東芝 蛍光体および発光装置
US8159126B2 (en) 2005-11-07 2012-04-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light emitting device with an improved CaAlSiN light converting material
US7557054B2 (en) * 2006-02-27 2009-07-07 Kyocera Corporation Boron carbide sintered body and protective member
WO2007123183A1 (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Mitsubishi Chemical Corporation カラー画像表示装置
KR101390731B1 (ko) * 2006-05-19 2014-04-30 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 질소 함유 합금, 및 그것을 사용한 형광체의 제조 방법
DE102006036577A1 (de) 2006-08-04 2008-02-07 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Rot emittierender Leuchtstoff und Lichtquelle mit derartigem Leuchtstoff
US8178001B2 (en) * 2007-04-18 2012-05-15 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing inorganic compound, phosphor, phosphor-containing composition, light-emitting device, lighting system, and display device
JP2011515536A (ja) * 2008-03-21 2011-05-19 ナノグラム・コーポレイション 金属シリコン窒化物または金属シリコンオキシ窒化物のサブミクロン蛍光体粒子およびこれらの粒子を合成する方法
WO2010018873A1 (ja) 2008-08-13 2010-02-18 宇部興産株式会社 Ｌｉ含有α－サイアロン系蛍光体とその製造方法、照明器具ならびに画像表示装置
KR101800345B1 (ko) * 2009-06-01 2017-11-22 닛토덴코 가부시키가이샤 발광 세라믹 및 이를 이용한 발광 디바이스
DE102011115879A1 (de) * 2011-10-12 2013-04-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Leuchtstoffe
EP2787056B1 (en) * 2011-11-07 2016-04-20 National Institute for Materials Science Phosphor, production method therefor, light emission device, and image display device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001322871A (ja) * 2000-03-07 2001-11-20 Shin Etsu Chem Co Ltd 希土類元素を含有する酸化物焼結体およびその製造方法
JP2006052337A (ja) * 2004-08-12 2006-02-23 Fujikura Ltd サイアロン蛍光体およびその製造方法
JP2008163078A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Stanley Electric Co Ltd 蛍光体及びそれを用いた発光装置
WO2008084848A1 (ja) * 2007-01-12 2008-07-17 National Institute For Materials Science 蛍光体、その製造方法および発光器具
KR20100019446A (ko) * 2007-04-17 2010-02-18 오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁 적색­방사 형광체 및 이러한 형광체를 포함하는 광원

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