[发明专利]Mg-α-SiAlON为主体晶格的荧光材料制造方法

说明书

技术领域

本发明系一种Mg-α-SiAlON为主体晶格的荧光材料的制造方法，特别系关于一种制造过程简单、不耗时的Mg-α-SiAlON为主体晶格的荧光材料的制造方法。

背景技术

随着科技蓬勃地发展，科技除了带给人类生活上的便利外，也带给了人类于过度开发以及滥用资源后的省思。是以，政府单位以及环保团体均大力地提倡节省能源以及环境保护等相关议题及政策，研发人员也开始针对此等议题及政策进行相关的研究与开发。

发光二极管是一种固体型态的半导体组件，系利用内部的电子与电洞相互配合，使得能量以光的形式释放。发光二极管的发光模式属于冷光发光，具有体积小、产热低、反应速度快、发光寿命长、耗电量低、耐震荡、可平面封装以及易开发成轻薄短小产品等特性；此外，发光二极管更具有零汞、零污染且零件可再回收利用等优势。在现今环保意识以及节能省碳观念抬头的社会中，发光二极管逐渐取代了传统的白炽灯，成为最普及的照明组件。

发光二极管发出白色光的方式，主要有二种，其原理及介绍分述如下：（1）混合产生红色光、绿色光以及蓝色光的发光二极管，藉由该红、绿、蓝三色光的混合，以产生白色光；（2）利用一发光二极管产生的单色光去激发一荧光材料，使得该荧光材料发出一与该发光二极管产生的单色光互补的互补光，藉由该发光二极管产生的单色光与该互补光产生互补效果，以形成白色光。

虽然，采用前者的方式产生的白色光演色性较佳，但其制造过程所耗费的成本高、发光二极管寿命不易维持，且利用前者所述的方式须经由仔细挑选具备可产生适当波长的红色光、蓝色光以及绿色光的发光二极管，以进行混合，才能组合成适当的白色光。此外，采用前者的方式的另一缺点在于：产生红色光、蓝色光以及绿色光的发光二极管各自具备不同的光衰程度，经过一段时间的使用后，易产生偏光现象。因此，在演色性要求不甚严苛的情况下（如：日常生活的照明），目前仍多采用后者的方式，来产生白色光。

目前，习用的荧光材料有氧化物荧光材料、硫化物荧光材料、氮化物荧光材料以及氮氧化物荧光材料。其中，氧化物荧光材料以及硫化物荧光材料相关的专利已趋近于饱和，且其专利技术已被国际大厂（如：日亚、欧司朗）垄断。而且，市面上常见的氧化物荧光材料，如：Y3Al5O12：Ce3+（YAG：Ce3+)、Tb3Al3O12：Ce3+（TAG：Ce3+），依然存在着发光效率不足、缺乏红色光以及演色性不佳等缺点。然而，硫化物荧光材料则具有毒性，且其化学反应性及热稳定性差。相较之下，氮化物荧光材料以及氮氧化物荧光材料具有无毒性、化学反应性佳、热稳定性佳、高能源效率、高发光强度以及化学组成与光的波长具可调变性等诸多优点，目前被视为最具应用潜力的荧光材料。

但是，目前氮化物荧光材料以及氮氧化物荧光材料的制造过程需在严苛的条件下进行，使得生产不易、产量小、成本高。再者，由于其制造过程需在严苛的条件下进行，相对地提高了制造过程的危险性；为了降低危险性，制造过程所搭配的设备需能承受该严苛的条件，导致氮化物荧光材料以及氮氧化物荧光材料市面上的销售价格居高不下，降低了消费者购买氮化物荧光材料以及氮氧化物荧光材料的相关灯具的意愿。因此，造成氮化物荧光材料以及氮氧化物荧光材料的发展前景受到局限。

以下兹针对目前常见的氮化物荧光材料以及氮氧化物荧光材料的合成方法做一详细说明：

1、固态反应法（Solid state method）：系将反应物置于约1300-1500℃的高温、约0.1-1.0Mpa的高压下数小时，进行反应。由于此法需在高温、高压下反应数小时，为了安全性，此法搭配的设备需能长时间地耐受高温以及高压，因此提高了该设备的造价；再者，其生成的荧光材料易产生大量的聚集或烧结现象，导致该荧光材料的粒径较大，此法后续需另搭配一研磨动作，以细致化该荧光材料的粒径；但是，该研磨动作将会使得该荧光材料产生晶体上的缺陷，降低了发光效率，而且该研磨步骤也无法有效地均一化该荧光材料的粒径。

2、气压烧结法（Gas-pressing sintering）：与固态反应法相当类似，同样系将反应物置于高温、高压下数小时。但不同之处在于：此法反应温度高达1700-2200℃、反应气压高达1-10MPa，透过高气压提升上述反应物的反应速度。但是，此法所需的温度和气压相当高，造成其搭配的设备造价不斐，而且此法反应时间长达数小时，若用于大量生产时，易有安全上的疑虑。