[发明专利]红外线LED

说明书

本发明涉及一种光发射装置以及所述光发射装置的用途。

为半导体材料掺杂Cr³⁺的方案已为吾人所知。如此对AgCl晶体进行掺杂，例如以便实现线性发射(Kunze,I和P.Müller，“Relaxation von Fehlstellendipolen in AgCl-Kristallen II.Ergebnisse an AgCl:Ti³⁺,AgCl:V³⁺und AgCl:Cr³⁺”，physica Status solidi(b)38.1(1970):271-276)。并且已在最低温度下为Al₂O₃掺杂Cr³⁺，以对交叉弛豫进行研究(Cremer,R.，“Untersuchung der Kreuzrelaxation von Cr³⁺-Ionen in Al₂O₃”，physica Status solidi(b)42.2(1970):507-521)。

还已知目前具有红外区内的线性发射的红外线LED。

US 2010/0320480A1描述了一种用于红外线LED的离子转换器材料。

WO 2012/159556A1描述了一种粉末状的离子LED材料。

WO 2013/169364A1描述了离子尖晶石的微生物式制备。

本发明的目的在于提供一种技术，通过所述技术可以提供具有红外区内的宽带发射的高效光源。

在第一实施方案中，通过一种实现红外区内的宽带光发射的光发射装置实现本发明所基于的目的，所述光发射装置包括光发射部件和发光体，所述发光体能够吸收由光发射部件发出的光的一部分，并且发出波长与被吸收的光不同的光，其中

a)主晶格中的发光体具有至少一种非铬的金属元素或半导体元素，

b)发光体的至少一种金属元素或半导体元素的原子的0.1至10摩尔％被铬取代，以及

c)发光体是选自硼酸盐、铝酸盐、镓酸盐、锗酸盐、钒酸盐、氮氧化物、硫化物、硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐、氧化物或其混合物的半导体物质。

事实表明，借此能够首次实现近红外区内的宽带光源。

光发射装置优选为LED(发光二极管)。

在本文中未就特征作另行描述的情况下，光发射装置优选如EP 0 936 682所述设置。

发光体

在发光体中优选存在至少75摩尔％的Al(铝)金属原子。发光体优选为硼酸盐或者铝酸盐。

优选地，发光体的至少一种金属元素或半导体元素的原子的0.5至3摩尔％被铬取代，特别优选地，仅Al原子被铬取代。

铬优选以3+的氧化态存在。这是非常适合的，因为作为(例如铝酸盐或者镓酸盐中的)活化剂离子，铬呈现较高的PL量子产率，此外作为[Ar]3d³离子，其具有的能级图一方面优先采用近红外区内的发射过渡，另一方面能够借助晶场强度D_q和Racah参数B(共价特性)对这些过渡进行良好的调节。对于近红外区内的宽带发射(例如⁴T_2g-⁴A_2g)而言，例如特别需要Cr³⁺发光体，其中Cr³⁺位于具有弱晶场的位置上，例如四面体位置。

本发明意外发现，一些经Cr³⁺掺杂的辐射转换器，例如YAl₃(BO₃)₄:Cr和GdAl₃(BO₃)₄:Cr，仅具有非常小的热淬灭，这对半导体LED中的应用而言有重要意义，因为芯片温度最高可以达到200℃。而具有更小热淬灭温度的发光体则可能不适于应用在这些LED中。为了进行说明，图21显示了d³系统(例如Cr³⁺[Ar]3d³)的Tanabe-Sugano图。

发光体的工作温度优选为10℃至400℃。

发光体优选具有以下公式