JP2008285678A - サイアロン蛍光体およびそれを用いた白色発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
【課題】サイアロン蛍光体とこの蛍光体を用いた白色発光ダイオードを提供する。
【解決手段】Si、Al、OおよびNを含む酸窒化物で、付活剤として、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Ho、Er、Tmからなる群より選ばれるランタニド金属の1種以上を含有するサイアロン蛍光体であって、
組成式;
{M1(x1),M2(x2),M3(x3),Ce(x4)}(Si,Al)12(O,N)16
〔ただし、式中のM1はLiであり、M2はCa、Mgおよび2価のランタニド金属からなる群より選ばれる1種以上であり、M3はYおよび3価のランタニド金属(Ceを除く)からなる群より選ばれる1種以上であり、x1は0以上2以下であり、x2は0以上2以下であり、x3は0以上2以下であり、x4は0.2より大きく1.2未満である〕で表され、励起源により青色光を発光することを特徴とする。また、蛍光体を用いた白色発光ダイオードであって、前記のサイアロン蛍光体を含むことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
(1)Si、Al、OおよびNを含む酸窒化物で、付活剤として、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Ho、Er、Tmからなる群より選ばれるランタニド金属の1種以上を含有するサイアロン蛍光体であって、
組成式;
{M1(x1),M2(x2),M3(x3),Ce(x4)}(Si,Al)12(O,N)16
〔ただし、式中のM1はLiであり、M2はCa、Mgおよび2価のランタニド金属からなる群より選ばれる1種以上であり、M3はYおよび3価のランタニド金属(Ceを除く)からなる群より選ばれる1種以上であり、x1は0以上2以下であり、x2は0以上2以下であり、x3は0以上2以下であり、x4は0.2より大きく1.2未満である〕で表され、励起源により青色光を発光することを特徴とする、サイアロン蛍光体。
(2) x1=0、M2がCa、M3がYであることを特徴とする、前記(1)のサイアロン蛍光体。
(3)前記励起源は、紫外線であることを特徴とする、前記(1)又は(2)のサイアロン蛍光体。
(4)前記青色光は、480nm付近をピークとすることを特徴とする、前記(1)〜(3)のいずれか一項のサイアロン蛍光体。
(5)サイアロンがαサイアロンであることを特徴とする、前記(1)〜(4)のいずれか一項のサイアロン蛍光体。
(6)蛍光体を用いた白色発光ダイオードであって、前記蛍光体は、前記(1)〜(5)のいずれか一項のサイアロン蛍光体を含むことを特徴とする、白色発光ダイオード。
本発明のサイアロン蛍光体の製造方法においては、金属化合物の混合物であって焼成することにより、特定の金属元素Mを含有するサイアロンを構成しうる混合物を、0.2MPa以上100MPa以下の圧力範囲の窒素中において、2000℃以上2400℃以下の温度範囲で保持して焼成する。
{M1(x1),M2(x2),M3(x3)}(Si,Al)12(O,N)16 (1)
で表される酸窒化物が好ましい。ただし、式中のM1はLi、M2はCa、Mg、2価のランタニド金属からなる群より選ばれる1種以上であり、M3はY、3価のランタニド金属からなる群より選ばれる1種以上であり、x1は0以上2以下であり、x2は0以上2以下であり、x3は0より大きく2未満である。
{M1(x1),M2(x2),M3(x3),Ce(x4)}(Si,Al)12(O,N)16 (2)で表される酸窒化物が好ましい。ただし、式中のM1はLi、M2はCa、Mg、2価のランタニド金属からなる群より選ばれる1種以上であり、M3はY、3価のランタニド金属(Ceを除く)からなる群より選ばれる1種以上であり、x1は0以上2以下であり、x2は0以上2以下であり、x3は0以上2以下であり、x4は0.2より大きく1.2未満である。
{M2(x2),M3(x3),Ce(x4)}(Si,Al)12(O,N)16 (3)で表される酸窒化物からなるサイアロン蛍光体がより好ましい。ただし、式中のM2はCaであり、M3はY、Ceを除く3価のランタニド金属からなる群より選ばれる1種以上であり、x2は0以上2以下であり、x3は0以上2以下であり、x4は0.2より大きく1.2未満である。
組成式Ce0.5(Si,Al)12(O,N)16で表される化合物を得るべく、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93重量%、α型含有量92%の窒化ケイ素粉末と窒化アルミニウム粉末と酸化セリウムとを、各々71.89重量%、14.54重量%、13.57重量%となるように秤量し、さらに窒化ケイ素粉末と窒化アルミニウム粉末と酸化セリウムの合計量を100重量部としたときに5重量部となる量のY含有α型サイアロン粉末を、n−ヘキサンを用いて湿式ボールミルにより2時間混合した。ロータリーエバポレータによりn−ヘキサンを除去し、得られた混合物を金型を用いて20MPaの圧力を加えて成形し、直径12mm、厚さ5mmの成形体とした。この成形体を窒化ホウ素製のるつぼに入れて黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成の操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から800℃まで毎時500℃の速度で加熱し、500℃で純度が99.9体積%の窒素を導入して圧力を30MPaとし、毎500℃で2200℃まで昇温し、2200℃で2時間保持して行った。焼成後、得られたものをメノウの乳鉢を用いて粉砕し、得られた粉末のX線回折パターンを調べた結果、αサイアロンが生成していることがわかった。この粉末に、波長365nmの光を発するランプで照射した結果、青色に発光することを確認した。
この粉末の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを蛍光分光光度計を用いて測定した結果、この粉末は、図1に示すように370nmに励起スペクトルのピークがあり、370nmの紫外線による励起による発光スペクトルにおいて、図2に示すような480nmの青色光にピークがある蛍光体であることがわかった。また、365nmの紫外線励起による発光強度は42000であった。
通常は、Ceだけを含有するαサイアロンを合成することは困難であるが、原料粉末中にαサイアロン粉末を加える本方法によれば、添加したαサイアロン粉末が結晶成長のための核となって、焼成後のαサイアロンの生成割合が向上した。
原料にY含有α型サイアロン粉末を混合しないこと以外は、実施例1と同様に行った。表1に記した金属種M、およびその含有量xのα−サイアロンを得るべく、表1に記した重量のとおり原料を混合し、表2に記した焼成条件で焼成した。
得られた粉末について生成相を調べた。表2に記したように、各化合物の生成相はα−サイアロンであった。また、この粉末に、波長365nmの光を発するランプで照射した結果、青色に発光することを確認した。この粉末の励起スペクトルおよび発光スペクトルを蛍光分光光度計を用いて測定した結果、この粉末は、図2に示すような、480nm付近をピークとする青色光を強度が高い発光を示した。また、365nmの紫外線励起による発光強度を表2に記した。
Claims (6)
- Si、Al、OおよびNを含む酸窒化物で、付活剤として、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Ho、Er、Tmからなる群より選ばれるランタニド金属の1種以上を含有するサイアロン蛍光体であって、
組成式;
{M1(x1),M2(x2),M3(x3),Ce(x4)}(Si,Al)12(O,N)16
〔ただし、式中のM1はLiであり、M2はCa、Mgおよび2価のランタニド金属からなる群より選ばれる1種以上であり、M3はYおよび3価のランタニド金属(Ceを除く)からなる群より選ばれる1種以上であり、x1は0以上2以下であり、x2は0以上2以下であり、x3は0以上2以下であり、x4は0.2より大きく1.2未満である〕で表され、励起源により青色光を発光することを特徴とする、サイアロン蛍光体。 - x1=0、M2がCa、M3がYであることを特徴とする、請求項1に記載のサイアロン蛍光体。
- 前記励起源は、紫外線であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のサイアロン蛍光体。
- 前記青色光は、480nm付近をピークとすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のサイアロン蛍光体。
- サイアロンがαサイアロンであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のサイアロン蛍光体。
- 蛍光体を用いた白色発光ダイオードであって、前記蛍光体は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のサイアロン蛍光体を含むことを特徴とする、白色発光ダイオード。
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