[发明专利]无机发光材料

说明书

本发明涉及铈掺杂的石榴石无机发光材料。此外，本发明涉及制备铈 掺杂的石榴石无机发光材料的方法，和这些石榴石无机发光材料作为转换 无机发光材料的用途。此外，本发明涉及包含本发明的铈掺杂的石榴石无 机发光材料的发光器件。

可在蓝色和/或UV光谱区中激发的无机荧光粉末作为无机发光材料转 换LED(简称pc-LED)的转换无机发光材料的重要性持续增加。目前已 知许多转换无机发光材料体系，例如碱土金属原硅酸盐、硫代镓酸盐、氮 化物和石榴石，它们掺杂有Ce³⁺或Eu²⁺。最后提到的石榴石无机发光材料， 特别是具有通式M₃Al₅O₁₂:Ce³⁺的(其中M表示Y、Lu、Tb或Gd)那些， 在蓝色光谱区中具有强烈的吸收，非常有效地转换成黄色(YAG:Ce)或黄绿 色(LuAG:Ce)发射。出于该原因以及由于它们的高化学稳定性，这些材料 是被普遍接受的。

石榴石无机发光材料的合成特别作为固态合成由氧化物，即例如由 Lu₂O₃、Al₂O₃和Eu₂O₃进行。此外，由溶液的合成方法也是已知的。在这 些中，通常使用融合剂进行合成。这些具有各种作用；尤其是它们促进较 低的反应温度和/或加速晶体生长，或者它们抑制外来相的形成。也可能的 是融合剂至少以痕量合并到所得石榴石无机发光材料中。各种物质，特别 是BaF₂和其它氟化物已知作为合成石榴石无机发光材料中的融合剂。

这些融合剂对所得石榴石无机发光材料的发光性能的积极效果是不明 显的。此外，尽管使用上述融合剂，合成中的必需反应温度仍是非常高的， 高达约1800℃。这造成对炉和所用设备如坩埚等相当大的需求。此外，由 于高温，该方法是非常能源密集的。

US6,409,938描述了使用AlF₃作为融合剂合成YAG:Ce和其它石榴 石。由此实现较高的量子效率。另外，对反应而言不太强的还原气氛是足 够的，这简化了反应管理。所得石榴石无机发光材料还可包含少量来自融 合剂的氟。固体方法以及湿化学方法均有描述。所用反应温度为1500℃。

一般而言，现有技术中所述氟化物融合剂是腐蚀性的，因此难以在工 业规模上处置。

在所有这些方法中，理想的是制得的石榴石无机发光材料具有甚至更 高的量子效率。此外，理想的是甚至更低的反应温度在合成中是足够的。 另外，理想的是能够避免使用腐蚀性氟化物作为融合剂，这会使得合成的 工业实施简化。

因此，本发明的目的是提供合成石榴石无机发光材料的方法，借助所 述方法可提高石榴石的量子效率和/或在该方法中比现有技术更低的反应 温度是足够的。本发明的另一目的是提供合成石榴石无机发光材料的方法， 所述方法避免使用含氟融合剂，但仍得到良好结果。本发明的另一目的是 提供与根据现有技术的石榴石无机发光材料相比具有更高的量子效率的石 榴石无机发光材料。

令人惊讶地，已发现该目的通过湿化学方法制备石榴石无机发光材料 而实现，其中所用融合剂为碱土金属卤化物和二氧化硅悬浮液的混合物。 因此，本发明还涉及可通过这类方法得到的石榴石无机发光材料。

因此，本发明涉及式(1)化合物：

(Lu_1-vM’_v)_3-x-z(EA)_z(Al_1-yGa_y)_5-z(Si_1-wGe_w)_zO₁₂:Ce³⁺_x式(1)

其中以下适用于所用的符号和指数：

M‘为Y、Tb、Gd或这些金属的混合物；

EA为Ca、Sr、Ba或这些金属的混合物；

0<x<0.50；

0≤y≤0.40；

0.01≤z≤0.5；

0≤w≤1；

0≤v<1。

在本发明一个优选实施方案中，v＝0。因此，这优选为下式(1a)的化合 物：