[发明专利]多元系氧氮化物基或氮化物基荧光粉及其制备方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及荧光粉技术领域，尤其涉及一种半导体照明用的多元系氧氮化物基或氮化物基荧光粉及其新型制备方法。

[背景技术]

半导体发光二极管(Lighting Emitting Diode，简称LED)由于具有节能、环保、寿命长、体积小、响应快、耐冲击等优点，符合绿色照明工程节能和环保的要求，被看成是21世纪最具有发展前景的高新技术领域。

白光LED技术的关键之一是高效荧光粉材料的制备，它的性能决定了白光LED的发光光谱、发光效率、显色指数、色温以及使用寿命等关键参数。目前国际上商业应用最广泛的白光LED用荧光粉是日本日亚化学公司具有专利技术的(Y_1-aGd_a)₃(Al_1-bGa_b)O₁₂:Ce³⁺(简称YAG:Ce)黄色荧光粉(US Pat.5998925，6069440，7071616；S.Nakamura et al.，Springer，Berlin，1997)，该荧光粉结合InGaN蓝光LED芯片可得到高效的白光LED光源，但该光源存在显色指数不高、色温较高(＞5000K)、高温衰减严重等缺点，很难得到满足于普通照明的“暖白光”；另外，还存在技术垄断的问题。为此，人们积极探索研究其它体系的荧光粉材料，例如：硫化物[(Sr，Ca)S:Eu²⁺等](D.Jia et al.，J.Appl.Phys.，100：113125(2006)；USPat.6580097，6351069)、硅酸盐[M₂SiO₄:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)等](J.K.Parket al.，Appl.Phys.Lett.，84：1647(2004)；Pa.CN200510063379.1，200710003262.3)和铝酸盐(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，Mn²⁺等)(C.K.Chang et al.，J.Alloy.Compd.，415：220(2006))，但这些材料体系又存在着热稳定性差、发光效率低、色彩范围窄、环境不友好等等不足。因此，从应用的角度出发，需要开发新型的白光LED用荧光粉材料。

近年来，(氧)氮化物荧光粉材料由于具有发光效率高、能被可见光有效激发(450-470nm)、热稳定性好、化学稳定和环境友好等优点，在白光LED领域受到广泛关注和重视，日本、荷兰、美国、韩国等相继掀起了稀土掺杂(氧)氮化物荧光粉的研究热潮(Pat.WO2004/029177，WO2004/030109；R.-J.Xie et al.，Appl.Phys.Lett.，84：5404(2004)；N.Hirosaki et al.，Appl.Phys.Lett.，86：211905(2005))。荷兰爱因霍芬(Eindhoven)科技大学(EUT)固态材料化学实验室和日本物质材料研究所(NIMS)氮化物研究组经过几年研究，依次开发出了一系列发光性能优异的新型(氧)氮化物荧光粉体系，如：M₂Si₅N₈:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)红色荧光粉(Y.Q.Li et al.，J.Alloys Compd.，417，273(2006))和Ca-α-Sialon:Eu²⁺黄色荧光粉(Pat.WO2005/090514，WO2005/102921，WO2006/025261)等。2004年，NIMS氮化物研究组采用研制的Ca-α-Sialon:Eu²⁺黄色荧光粉结合蓝光LED芯片(λ_em＝450nm)和Fujikura(藤仓)公司合作成功研制了国际上第一个氧氮化物基的暖白光LED(K.Sakuma et al.，Opt.Lett.，29：2001(2004)；Pat.WO2005/090514)，色温(CCT)可降低到2750K，在室温到200℃的变化范围内，其色坐标只有0.006的漂移(用商业YAG:Ce荧光粉制备的白光LED的漂移为0.021)，表明该体系具有优异的热稳定性。