[发明专利]一种LED红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件，尤其涉及一种氮化物红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件，属于半导体技术领域。

背景技术

白光发光二极管(白光LED)具有低电压、高光效、低能耗、长寿命、无污染等优点，在半导体照明及液晶平板显示领域得到了成功的应用。目前白光LED的实现方式主要分为两种：一种是三基色(红、蓝、绿)LED芯片的组合；另一种是单一蓝光/紫外芯片复合荧光物质。其中，第二种实现方式以其简单、易行、且价格相对低廉成为白光LED的主流方案。在白光的实现过程中，红色荧光物质作为红、绿、蓝三基色中的重要组成部分不可或缺，除了用于补偿“蓝光LED+YAG:Ce”中的红色缺乏外，它还可以与蓝光LED及绿色荧光物质配合产生白光，或者与绿、蓝色荧光物质及紫光或紫外LED配合产生白光。

目前已经报道的LED用红色荧光物质，包括Eu²⁺/Eu³⁺或Mn⁴⁺激活的荧光物质，具有代表性的为(Ca，Sr)S:Eu²⁺、Y₂O₃:Eu³⁺，Bi³⁺、Y₂O₂S:Eu³⁺，Bi³⁺、Y(V，P)O₄:Eu³⁺、CaMoO₄:Eu³⁺等，其中(Ca，Sr)S:Eu²⁺与蓝光LED具有较好的光谱匹配性，但其稳定性差、光衰大等问题极大地制约了其在LED上的应用。Y₂O₃:Eu，Bi、Y₂O₂S:Eu，Bi、Y(V，P)O₄:Eu和CaMoO₄:Eu荧光物质均采用的是Eu³⁺作为激活剂，它们的激发光谱在370nm以上的长波紫外和可见光区均是一些锐线谱，加大了应用时对匹配芯片的精确筛选和有效控制的难度；另外，这几类荧光物质在长波紫外或可见蓝光区域的激发效率均非常的低，尽管近年来新开发的CaMoO₄:Eu³⁺由于高浓度的Eu³⁺掺杂发光效率有所改善，但其对芯片的苛刻要求同样极大的限制了其应用。

20世纪90年代末以来，一类新型的氮/氮氧化物荧光物质被开发出来，这类荧光物质的阴离子基团含有高负电荷的N^3-，电子云膨胀效应使得其激发光谱向近紫外、可见光等长波方向移动，而且它们的基质具有紧密的网络结构，物理化学性质稳定，从而掀起了以氮/氮氧化物为基质的荧光物质的研究热潮。

2001年专利文献EP1104799A1公开了一类M_xSi_yN_z:Eu(M为Ca/Sr/Ba中至少一种，z＝2/3x+4/3y)氮化物红色荧光物质，其代表性的荧光物质主要有MSiN₂:Eu、M₂Si₅N₈:Eu和MSi₇N₁₀:Eu三种。此系列红色荧光物质的热稳定性较差，荧光物质受热之后发光亮度迅速下降。

2005年专利文献WO2005/052087公开了一类M_aA_bD_cE_dX_e红色荧光物质，式中M为Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的一种或两种元素，A为Mg、Ca、Sr和Ba的一种或两种元素，D为四价金属元素Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf的一种或两种元素，E为B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd和Lu的一种或两种元素，X选自O、N和F的一种或两种元素，且该荧光物质具有CaAlSiN₃结构，典型荧光物质为CaAlSiN₃:Eu。该类荧光物质热稳定性要明显优于M_xSi_yN_z:Eu(M为Ca/Sr/Ba中至少一种，z＝2/3x+4/3y)系列氮化物红色荧光物质，从而引起业界广泛关注。