[发明专利]用于发光器件的波长转换材料

说明书

本发明涉及用于发光器件的波长转换材料。本发明的实施方案包括波长转换材料，其由AE_3‑x1‑y+zRE_3‑x2+y‑z[Si_9‑wAl_w(N_1‑yC_y)^[4](N_16‑z‑wO_z+w)^[2]]:Eu_x1,Ce_x2限定，其中AE=Ca,Sr,Ba;RE=Y,Lu,La,Sc;0≤x1≤0.18;0≤x2≤0.2;x1+x20;0≤y≤1;0≤z≤3;0≤w≤3。

技术领域

本发明涉及用于发光器件的波长转换材料以及使用其的器件。

背景技术

半导体发光器件，包括发光二极管(LED)、共振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器，是目前可用的最高效的光源之一。在能够在整个可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中，目前感兴趣的材料体系包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III-氮化物材料。典型地，III-氮化物发光器件通过在蓝宝石、碳化硅、III-氮化物或其它合适基材上通过金属-有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技术外延生长具有不同组成和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制备。所述叠层通常包括在基材上形成的用例如Si掺杂的一个或多个n-型层，在所述一个或多个n-型层上形成的在活性区域内的一个或多个发光层，和在所述活性区域上形成的用例如Mg掺杂的一个或多个p-型层。在所述n-和p-型区域上形成电接触。

发光器件例如LED通常与波长转换材料例如磷光体(phosphor)结合。US 2010/0289044描述了发红光磷光体的理想性能。具体而言，对于200 lm/W的白色下转换LED，红色是最关键的光谱成分，因为红色发射的光谱位置和宽度直接决定发光效率和显色性(color rendition)。除了高效率和稳定性，用于窄发射红光的合适Eu²⁺掺杂的主晶格应该满足至少部分以下要求：

1. 需要强共价活化剂-配体相互作用以有效降低活化剂的净正电荷。具有配位N[2]配体的介质凝聚的氮化物晶格(medium condensed nitride lattice)被认为是最合适的。

2. 主体(host)应该仅包含用于活化剂离子的一种取代晶格位点以及在主体结构内没有统计性位点占据(如在 SiAlONes或CaSiAlN₃:Eu中所发现)以避免发射带的不均匀变宽。在主晶格中存在多于一种取代晶格的情况下，取代晶格位点应该在化学性质方面显著不同以避免发射带的光谱重叠。

3. 活化剂位点应该显示出高对称性以限制处于激发态的活化剂的可能结构弛豫模式(structural relaxation modes)。优选地，活化剂位点(Ba位点)大于Eu²⁺以阻碍激发态弛豫并因此最小化斯托克位移(Stokes shift)。

US 2010/0289044进一步公开了优选地，发红光Eu(II)磷光体也应该显示6-8的Eu(II)活化剂配位数以及这样的活化剂-配体设置，该活化剂-配体设置导致红色发射所需的Eu(II) 5d能级的强分裂以及小斯托克位移。活化剂-配体接触长度应该位于210-320pm范围内。换言之，合适的红色磷光体的特征在于红色发射活化剂被其配体以6倍到8倍配位并且活化剂-配体接触长度范围为210-320pm。。

发明内容