[发明专利]β型塞隆、其制造方法及使用其的发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及与发出蓝色光或紫外光的发光二极管芯片组合使用的荧光体，尤其，涉及可用于白色LED、各种发光装置的固溶有Eu²⁺的β型塞隆、其用途及其制造方法。以下将发光二极管称为LED（Light Emitting Diode）。

背景技术

伴随白色LED的高输出化，强烈需要其中使用的荧光体具有耐热性、耐久性。尤其，作为伴随温度上升的亮度变化小、耐久性优异的荧光体，以共价键性强的氮化物和氮氧化物为基体材料的荧光体受到关注。

在氮化物和氮氧化物荧光体当中，固溶有二价的铕（Eu）离子的β型塞隆由于被从紫外光到蓝色光的宽范围的波长的光激发、发出在520~545nm的波长区域具有峰值的绿色光，因而作为对白色LED有用的荧光体而逐渐实用化（专利文献1）。

固溶有Eu²⁺的β型塞隆的基质晶体在β型氮化硅晶体的硅（Si）的位置上置换并固溶有铝（Al）、在氮（N）的位置上置换并固溶有氧（O），晶胞（单位晶格）中存在2个式量的原子，因而用通式Si_6-zAl_zO_zN_8-z（z为0~4.2）表示。作为发光中心的Eu离子并非对Si、Al位置进行置换，而是侵入并固溶于β型氮化硅晶体的沿c轴方向延伸的通道状的空间而存在（非专利文献1）。二价的Eu离子的发光是由4f-5d迁移产生的，发光特性在很大程度上取决于Eu离子的配位环境。因此，可以通过β型塞隆的组成参数即z值和Eu离子浓度来调整发光特性。然而，现有的固溶有Eu²⁺的β型塞隆存在如下问题，荧光峰值波长在540~545nm的范围时发光强度达到最大，在调整了其组成、Eu添加量时，若荧光峰值波长偏离该范围，则发光强度急剧降低（非专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3921545号

非专利文献

非专利文献1：Koji Kimoto et al.,”Direct observation of single dopant atomin Light-emitting phosphor of β-SiAlON:Eu2+”,APPLIED PHYSICS LETTERS 94,041908(2009)

非专利文献2：R.J.Xie et al.,“Synthesis and Photoluminescence Properties of β-sialon:Eu2+（Si_6-zAl_zO_zN_8-z：Eu2+）”,Journal of The Electrochemical Society,154(10)J314-J319（2007）

发明内容

发明要解决的问题

期待开发出一种将固溶有Eu²⁺的β型塞隆应用于白色LED等发光装置时能够在维持发光效率的同时调整发光波长的技术。

本发明人等确认到，通过增大β型塞隆基质的通式Si_6-zAl_zO_zN_8-z中的z值，即通过提高原料中的Al₂O₃的比例，固溶有Eu²⁺的β型塞隆的荧光峰的波长会变长。另一方面，得到如下认识，若提高Al₂O₃的比例，则除β型塞隆以外的晶相量会增大，并且在颗粒间烧结会显著进行，因此为了使其粉体化而需要进行过度的粉碎，而且荧光特性会由于组成比例的偏差而显著降低。

因此，本发明人等发现，在制造固溶有Eu²⁺的β型塞隆时，通过预先将β型塞隆添加到原料中进行煅烧，即使提高原料中的Al₂O₃的比例，也可得到可以以高发光效率在比现有波长长的波长下发光的β型塞隆，从而完成了本发明。以下在本说明书中将向原料中添加的β型塞隆称为“添加用β型塞隆”。认为，若对加入了添加用β型塞隆的原料进行煅烧，则会以添加用β型塞隆为晶核优先进行晶粒生长，因此颗粒间的烧结受到抑制而形成可以在长波长下发光的β型塞隆。