(57)【要約】  本発明は、一般的な組成(Ｃａ1-a-b-c-d-eＺｎdＭｇeＳｒcＢａbＸa)2Ｓｉ5Ｎ8の第１相を有するオプトエレクトロニクス素子（１００）用の粉末状の前駆物質を製造する方法に関しており、ここでＸは、ランタノイドのグループから選択された活性剤であり、０＜ａ＜１かつ０≦ｂ≦１かつ０≦ｃ≦１かつ０≦ｄ≦１かつ０≦ｅ≦１が成り立つ。この方法には、Ａ）上記の組成の複数のイオンを含む複数の出発物質の粉末状の混合物を製造するステップを有しており、出発物質として少なくとも、９ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する窒化ケイ素が選択され、この窒化ケイ素は、α型窒化ケイ素を含むかまたは非晶質であり、上記の方法にはさらにＢ）保護ガス雰囲気下で前記混合物を焼成するステップが含まれている。
2016526072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の一般的な組成
(Ｃａ1-a-b-c-d-eＺｎdＭｇeＳｒcＢａbＸa)2Ｓｉ5Ｎ8
［Ｘは、ランタノイドのグループから選択された活性剤であり、０＜ａ＜１かつ０≦ｂ≦１かつ０≦ｃ≦１かつ０≦ｄ≦１かつ０≦ｅ≦１が成り立つ］
の第１相を有する、オプトエレクトロニクス素子（１００）用の粉末状の前駆物質を製造する方法において、
前記方法は、
Ａ）複数の出発物質の粉末状の混合物を製造するステップであって、前記複数の出発物質は、前記組成の複数のイオンを含み、出発物質として少なくとも、９ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する窒化ケイ素が選択され、
当該窒化ケイ素が、α型窒化ケイ素を含むかまたは非晶質であるステップと、
Ｂ）保護ガス雰囲気下で前記混合物を焼成するステップと
を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
出発物質として使用される前記窒化ケイ素は、９０％以上の割合のα型窒化ケイ素として使用される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記窒化ケイ素は、９ｍ2／ｇから１５０ｍ2／ｇまでの範囲の比表面積を有する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップＢ）における前記焼成を、１２００℃から１７００℃までの範囲から選択された温度で実行する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップＡ）において出発物質として、炭酸塩、酸化物、窒化物、炭化物、金属および／またはハロゲン化物を使用する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップＢ）を１回ないし５回実行する、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
個々の前記焼成ステップの間、および／または、前記ステップＢ）における焼成の前に前記混合物を粉砕し、および／または、ほぐし、および／または、ふるいかけする、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップＢ）における焼成中に、１分間ないし２４時間の範囲から選択される保持時間を維持する、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップＡ）において、前記第１相に含有されているアルカリ土類カチオンを、当該第１相のすべてのカチオンの全体割合を基準にして１ｍｏｌ％以下の過剰量で添加し、
前記ステップＢ）においてまたは前記ステップＢ）の後に、前記第１相の他に第２相を形成し、
当該第２相は、
(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１
の一般的な組成を有する、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップＡ）において、イオンとしてアルカリ希土類カチオンを、前記第１相の組成を基準にした化学量論的な割合において、または、前記第１相のすべてのカチオンの全体割合を基準にして１ｍｏｌ％以上の過剰で添加し、
ステップＢ）においてまたはステップＢ）の後に、第１相だけを得る、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法によって製造されている、
ことを特徴とする、粉末状の前駆材料。
【請求項１２】
第１粒子径値ｄ10および／または第２粒子径値ｄ50および／または第３粒子径値ｄ90を有しており、
前記第１粒子径値ｄ10は、１μｍ未満であり、
前記第２粒子径値ｄ50は、５μｍ未満であり、
前記特に第３粒子径値ｄ90は、２０μｍ未満である、
ことを特徴とする、粉末状の前駆材料。
【請求項１３】
オプトエレクトロニクス素子（１００）のセラミック層（１１）を形成するための請求項１１または１２に記載の粉末状の前駆材料の使用において、
前記セラミック層（１１）は、半導体積層体（１）を有する前記オプトエレクトロニクス素子のビーム路に配置するために設けられる、
ことを特徴とする使用。
【請求項１４】
前記粉末状の前駆材料は、前記第１相および前記第２相を含むかまたは前記第１相および前記第２相から成り、
前記第２相は、前記セラミック層（１１）を構成するための焼結補助手段として使用される、
請求項１３に記載の、粉末状の前駆材料の使用。
【請求項１５】
前記セラミック層（１１）を波長変換層（１２）として使用する、
請求項１３または１４に記載の使用。
【請求項１６】
前記波長変換層（１２）はプレート片として成形されており、
当該プレート片は、前記半導体積層体（１）のビーム主面状に直接配置されている、
請求項１５に記載の使用。
【請求項１７】
前記オプトエレクトロニクス素子の前記ビーム路に、白色光を形成するため、少なくとも１つの付加的な蛍光体または付加的な前駆材料または付加的な蛍光体セラミックが配置されている、
請求項１３に記載の使用。
【請求項１８】
前記粉末状の前駆材料は、粉末として成形されており、
当該粉末は、半導体積層体（１）を有する前記オプトエレクトロニクス素子の前記ビーム路に配置されている、
請求項１３に記載の、粉末状の前駆体材料をオプトエレクトロニクス素子（１００）に使用する使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス素子用の粉末状の前駆材料を製造する方法と、粉末状の前駆材料と、オプトエレクトロニクス素子における粉末状の前駆材料の使用方法とに関する。
【０００２】
例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のようなオプトエレクトロニクス素子では、ビーム源から放射される第１の波長のビームを、第２の波長のビームに変換するセラミック材料またはセラミック製の蛍光体が使用される。セラミック材料は、特にその熱放散が良好であることに起因して耐熱性が高い点が優れている。セラミック材料または蛍光体には、テープ成形または放電プラズマ焼結（ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）のようなセラミックプロセスを容易に行えるようにするため、高い焼成性を有する特に微細かつ反応性に富んだ前駆材料が必要である。この反応性に富んだ前駆材料は、粉末またはセラミックとしてオプトエレクトロニクス素子に使用可能である。
【０００３】
本発明の解決すべき課題は、粉末状の前駆材料を製造するための改善された方法を提供することである。別の課題は、粉末状の前駆材料およびその使用方法を提供することである。これらの課題は、独立請求項の特徴部分に記載した方法、前駆材料およびその使用方法によって解決される。有利な実施形態および発展形態は、従属請求項に記載されている。
【０００４】
少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス素子用の粉末状の前駆材料を製造する方法が提供され、ここでこの粉末状の前駆材料は、一般的な組成
(Ｃａ1-a-b-c-d-eＺｎdＭｇeＳｒcＢａbＸa)2Ｓｉ5Ｎ8
の第１相を有し、
Ｘは、ランタノイドのグループから選択された活性剤であり、０＜ａ＜１かつ０≦ｂ≦１かつ０≦ｃ≦１かつ０≦ｄ≦１かつ０≦ｅ≦１が成り立ち、上記の方法は、
Ａ）上で挙げた組成の複数のイオンを含む複数の出発物質の粉末状の混合物を製造するステップを有しており、出発物質として少なくとも、９ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する窒化ケイ素が選択され、この窒化ケイ素は、α型窒化ケイ素を含むかまたは非晶質であり、
上記の方法はさらに
Ｂ）保護ガス雰囲気下で上記混合物を焼成するステップを有する。
【０００５】
ここでＸは、活性剤またはドーピング剤として作用する。この活性剤は、第１相の上記の一般的な組成の粉末状の前駆材料の、例えばカチオンＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｍｎおよび／またはＭｇの代わりに結晶格子内に組み込まれてよい。この活性剤は、ランタノイドのグループからの１つまたは複数の元素を有し得る。この活性剤は、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよびルテチウムを含むグループから選択することができる。特に活性剤は、ユーロピウム、セリウムおよび／またはランタンである。粉末状の前駆材料における活性剤の濃度は、０．０１ｍｏｌ％から２０ｍｏｌ％まで、特に０．１ｍｏｌ％から５ｍｏｌ％まで、例えば２．５ｍｏｌ％とすることが可能である。
【０００６】
保護ガス雰囲気とは、例えば、不活性または還元性雰囲気と理解することができる。この雰囲気は、例えば出発物質に還元的に作用し、ひいてはそれらの酸化を阻止する。還元性雰囲気に除外されないのは、この還元性雰囲気において酸素が存在することである。
【０００７】
第１相とは、この第１相の化学組成および密度または屈折率のような所定の物理的なパラメタが均質である空間領域と理解することできる。このことが意味するのは、第１相が、一般的な式(Ｃａ1-a-b-c-d-eＺｎdＭｇeＳｒcＢａbＸa)2Ｓｉ5Ｎ8の一定かつ均一な化学組成を有することである。
【０００８】
同じことは第２相についても相応に成り立ち、この第２相は、化学的な組成(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１を有する。ここでおよび以下で第２相は、特にＢａＳｉ7Ｎ10を含むかまたはこれから構成することができる。
【０００９】
上記の焼成した混合物は、粉砕した後、必要に応じてさらにふるいにかけることができる。
【００１０】
上で述べた方法によれば、特に微細の粉末状の前駆材料を製造することができる。合成パラメタおよび出発物質を適切に選択することにより、結果的に得られる粉末状の前駆材料の粒度または粒子径または凝集サイズまたは粒子径値を変化させることができる。この際には特に、出発物質の、例えば使用される窒化物の反応性が重要な役割を果たす。
【００１１】
ステップＡ）では少なくとも、窒化物として窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）を選択するか使用することができる。このような窒化物の反応性に対する重要なパラメタは、その比表面積である。ここで比表面積とは、単位重量当たりの材料の表面積のことである。この比表面積は、例えばガス吸着（ＢＥＴ測定）によって求めることができる。
【００１２】
上記の使用される窒化物、特に窒化ケイ素の比表面積は、９ｍ2／ｇ以上である。少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも窒素の、例えば窒化ケイ素の比表面積は、９ｍ2／ｇから１５０ｍ2／ｇの範囲から選択され、例えば１０ｍ2／ｇから１１０ｍ2／ｇの範囲から選択され、例えば１１ｍ2／ｇが選択される。使用される１つまたは複数の窒化物の反応性が高ければ高いほど、製造される前駆材料が微細になる。比表面積が大きすぎると、例えば１５０ｍ2／ｇよりも大きい場合には、結果的に得られる粉末状の前駆材料の粒径が粗くなって強く焼結されてしまうというリスクがある。さらに表面の反応性が大きくなることよる酸素汚染のリスクが生じる。
【００１３】
窒化ケイ素は、結晶質および非晶質の変態を有する。ここでおよび以下で変態とは、種々異なる形態で現れ得る１つの物質の特性のことである。窒化ケイ素の複数の変態は、同じ原子構造を示し、および／または、Ｎに対して同じＳｉの比を有しているが、それらの原子、構造の空間的な配置構成が異なっており、これによって特性を示す。窒化ケイ素の種々異なる格子構造は、圧力および／または温度のような影響によって形成され得る。窒化ケイ素には、３つの結晶変態すなわち、α型窒化ケイ素（α−Ｓｉ3Ｎ4）、β型窒化ケイ素（β−Ｓｉ3Ｎ4）およびγ型窒化ケイ素（γ−Ｓｉ3Ｎ4）がある。
【００１４】
少なくとも１つの実施形態によれば、出発物質として、α型窒化ケイ素の変態が９０％以上の割合、特に９５％以上の割合、例えば９９％の窒化ケイ素を使用する。特に出発物質として、１０重量％（または％）よりも多くβ型窒化ケイ素を有する窒化ケイ素を避ける。ここで重量％の割合とは、全体質量に対する質量割合の比によって定められる割合のことをいう。
【００１５】
上記の窒化ケイ素は、一実施形態によれば非晶質とすることができる。ここでこのことが意味するのは、窒化ケイ素の原子が秩序のある構造を有せず、不規則なパターンを構成することである。したがって非晶質の窒化ケイ素は、短距離秩序だけを有し、長距離秩序を有しないのである。
【００１６】
ここでは粒子の粗い前駆材料に対し、細かく分布した、および／または、粉末状の前駆材料とは、この前駆材料が、小さな第１粒子径値ｄ10および／または小さな第２粒子径値ｄ50および／または小さな第２粒子径値ｄ90を有することである。特に第１粒子径値ｄ10は、１μｍ未満の値を有する。第２粒径値ｄ50は、特に５μｍ未満の値を有する。第３粒子径値ｄ90は、特に２０μｍ未満の値を有する。
【００１７】
以下では第１粒子径値ｄ10として、特に断らない限り、以下のようにして定義される値ｄ10のこととする。すなわちこの値は、体積分率について上記の材料の１０％が、上記のサイズまたは上記の直径を下回る、および／または、体積分率について上記の材料の９０％が、上記のサイズまたは上記の直径を上回る値と定義されるのである。以下で第２粒子径値ｄ50として、特に断らない限り、以下のようにして定義される値ｄ50のこととする。すなわちこの値は、体積分率について上記の材料の５０％が、上記のサイズまたは上記の直径を下回る、および／または、体積分率について上記の材料の５０％が、上記のサイズまたは上記の直径を上回る値と定義されるのである。以下で第３粒子径値ｄ90として、特に断らない限り、以下のようにして定義される値ｄ90のこととする。すなわちこの値は、体積分率について上記の材料の９０％が、上記のサイズまたは上記の直径を下回る、および／または、体積分率について上記の材料の１０％が、上記のサイズまたは上記の直径を上回る値と定義されるのである。粒子径および／または粒子径値という概念は、本発明において個々の粒子の１次粒子径を意味し得る。択一的には、粒子径および／または粒子径値という概念は凝集粒子径も含み得る。第１、第２ないしは第３の粒子径値は、例えばレーザ回折を用いて求めることができる。ｄ10，ｄ50およびｄ90値は、粒子径分布を表す。粒子のここで示した量ないしは直径は、同じ散乱性を有する球の等価直径を表す。
【００１８】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡ）において上記の出発物質は、化学量論的に量り入れることができる。化学量論的とは、出発物質のイオンが、目標化合物におけるその割合に対応して、ここでは第１相の組成に対応して使用されることを意味する。択一的には上記の出発物質を化学量論的でなく量り入れることができ、この際には少なくとも１つの出発物質を過剰に量り入れることができ、これにより、場合によっては発生する製造中の蒸発損失を補償する。例えばアルカリ土類成分またはアルカリ土類カチオンを含む出発物質を過剰に量り入れることができる。
【００１９】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡ）において出発物質として、炭酸塩、酸化物、窒化物、炭化物、金属および／またはハロゲン化物を使用する。
【００２０】
ここでは合金、水素化物、ケイ化物、窒化物、ハロゲン化物、酸化物、アミド、アミン、炭酸塩、金属およびこれらの化合物および／または金属の混合物からなるアルカリ土類化合物および／または亜鉛化合物を選択することができる。有利には窒化カルシウム、窒化ストロンチウムおよび／または窒化バリウムを使用する。
【００２１】
ケイ素化合物は、窒化ケイ素、アルカリ土類ケイ化物、シリコンジイミンド、シリコンハイドリド、酸化ケイ素、Ｓｉ半金属、または、これらの化合物および／またはＳｉ半金属ケイ素の混合物から選択することができる。有利には、安定かつ容易に入手可能である好適な窒化ケイ素が使用される。窒化ケイ素は、出発物質混合物に含めることが可能である。
【００２２】
ランタノイドのグループから得られる化合物、例えばユーロピウムの化合物は、酸化物、窒化物、ハロゲン化物、ハイドライド、金属またはこれらの化合物および／または金属の混合物から選択することができる。有利には安定かつ容易に入手可能である好適なユーロピウム酸化物が使用される。
【００２３】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡ）において、第１相に含有されているアルカリ土類カチオンを、この第１相のすべてのカチオンの全体割合を基準にして１ｍｏｌ％以下で過剰に添加し、ステップＢ）においてまたはステップＢ）の後、第１相の他に第２相を形成する。この第２相は、以下の一般的な組成を有する。すなわち、(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１を有する。特に第２相は、一般的な組成ＢａＳｉ7Ｎ10を有する。
【００２４】
ここでアルカリ土類カチオンとは、特にカルシウムおよび／またはストロンチウムおよび／またはバリウムの２価のイオンを意味する。しかしながらアルカリ土類カチオンは、マグネシウムおよび／または亜鉛の２価のイオンを意味し得る。したがって「アルカリ土類カチオン」という概念には、亜鉛のような遷移元素のカチオンが含まれ得るのである。
【００２５】
特に、上記のアルカリ土類カチオンにバリウムが含まれるかまたはこれから構成される場合、付加的に第２相(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１が，特にＢａＳｉ7Ｎ10が生じる。
【００２６】
(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10は、この前駆材料からセラミック材料を製造するための焼結補助手段として使用することができる。さらに結果的に得られるセラミックの散乱特性もＢａＳｉ7Ｎ10によって変化させることできる。これにより、(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10を有する粉末状の前駆材料を焼結補助手段として後から混合する必要がないかまたはこれを回避することができる。なぜならば、これは生成物内にすでに均質に分散されて含まれて存在するからである。(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１を、特にＢａＳｉ7Ｎ10を焼結補助手段として所期のように形成することにより、付加的な混合ステップを実行する必要なしに２つの相を均質に分散させるという利点が得られる。このことは、粉末に加えられるエネルギが比較的少ないこと、作業ステップの節約および時間節約を意味する。特に第２相として、(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10の割合は、粉末状の前駆材料において１０％（重量％）以下、特に８％以下、例えば５％である。
【００２７】
ここで説明している方法では、バリウムを含有する出発物質の場合、生成物における合成パラメタの設定により、焼成添加物として作用する(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10の、前駆材料における割合を制御することができる。(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10の形成は、アルカリ希土類カチオンの過剰によって制御することができる。すべてのカチオンの全体割合を基準にしたアルカリ希土類長の過剰が１ｍｏｌ％以下の場合、バリウムを含有する出発物質において、(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10が第２相ないしは副相として生じる。このことは、合成中のアルカリ希土類カチオンまたはアルカリ希土類窒化物の部分的な蒸発または分解によって説明することができ、これによってアルカリ希土類窒化物の不足が発生する。これは、(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10の形成によって補うことができる。
【００２８】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡ）において、第１相の組成を基準にした化学量論的な割合において、または、第１相のすべてのカチオンの全体割合を基準にして１ｍｏｌ％以上の過剰で、イオンとしてアルカリ希土類カチオンを添加して、ステップＢ）中またはステップＢ）の後、第１相だけが得られるようにする。アルカリ希土類カチオンの過剰の割合が、１ｍｏｌ％以上の場合、(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10の形成を阻止することができる。これによって第１相だけが生じるのである。
【００２９】
出発物質の仮比重は、生成物の粒度に影響を及ぼす。ステップＡ）では特に、出発物質の仮比重が小さいことに注意する。ステップＡ）における出発物質の粉末状の混合物が圧縮されていればいるほど、結果的に得られる粉末状の前駆材料の粒子は粗くなる。これに対し、仮比重が小さいと、細かく分布した前駆材料が得られる。小さな仮比重は、特に出発物質のゆるやかな混合、および／または、ふるいかけにより、これを凝縮させることなく、ステップＡ）において形成することができる。ステップＢ）において１回よりも多く焼成する場合、各焼成の後、焼成ケークをほぐすことによって仮比重を低減することができる。
【００３０】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡ）において付加的に融剤を添加する。択一的にはステップＡ）において融剤を省略することも可能である。融剤は、結晶度を改善するため、および、粉末状の前駆材料の結晶成長を促進するために使用することができる。他方では融剤を添加することにより、反応温度または焼成温度を下げることができる。出発物質は、融剤と共に均質化することができる。この均質化は、例えば、モルタグラインダ、ボールミル、乱流ミキサ、プラウシアーミキサにおいて、または別の適切な方法によって行うことができる。融剤は、別の焼成の際にはじめて追加することも可能である。
【００３１】
上記の方法においてステップＢ）は少なくとも１回実行することができる。特にステップＢ）は、１回から５回、特に１回から３回、例えば２回実行することができる。粉砕および場合によってふるいかけがそれぞれ引き続いて行われる焼成の回数により、結果的に得られる前駆材料の粒度または粒子径もしくは粒子径値を変化させることができる。最後に行われる焼成の後、混合物を粉砕し、および／または、ふるいかけする。
【００３２】
少なくとも１つの実施形態によれば、個々の焼成ステップの間、および／または、ステップＢ）における焼成の前、上記の混合物を粉砕し、および／または、ほぐし、および／または、ふるいかけする。これにより、上記の混合物はつねに元のようにほぐされるため、粒子は可能な限りにほぐされ、および／または、ほとんど凝集されずに細かな粉末状の前駆材料を形成することができる。
【００３３】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の方法において、ステップＢ）における焼成は、１２００℃から１７００℃まで、または、１２００℃から１６００℃までの範囲から選択される温度で行われる。特にステップＢ）は、１２００と１５００℃との間の、例えば１４５０℃の温度で行われる。前駆材料混合物が大量のカルシウムを含有する場合、ステップＢ）における焼成は、１０００℃よりも高い温度で行うことができる。アルカリ希土類カチオンが、バリウムを含有する出発物質だけ由来する場合、ステップＢ）における焼成は、１３５０℃と１６００℃との間の温度で行うことができる。この温度を選択することにより、結果的に得られる粉末状の前駆材料の粒子径または粒子径値を変化させることができる。ここでこの温度は、ステップＢ）における最高温度または最高合成温度を示す。この方法において選択される合成温度は、従来の方法の温度よりも低くすることができる。ステップＢ）においてより低い温度を使用することにより、粉末状の前駆物質をさらに加工する場合、一層良好な焼成性が得られる。
【００３４】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＢ）における焼成中に、１分間ないし２４時間の範囲から選択される保持時間を維持する。特にこの保持時間は、３０分から８時間までの範囲から、例えば２時間から６時間までの範囲から選択され、例えば２時間が選択される。保持時間とは、この間に上記の最高温度が維持される時間のことである。加熱および冷却時間と合わせれば、上記の保持時間により、全体の焼成持続時間が得られる。上記の保持時間を用いれば、結果的に得られる粉末状の前駆材料の粒度を同様に変化させることができる。
【００３５】
結果的に得られる粉末状の前駆材料の粒度を変化させる別のパラメタは、加熱および冷却ランプである。これは、例えば炉のタイプに応じて選択することができる。炉のタイプは、例えば、管状炉、チャンバ型炉または通過炉である。
【００３６】
焼成は、例えばタングステン、モリブデン、コランダム、酸化アルミニウム（サファイア）、グラファイトまたは窒化ホウ素製のるつぼにおいて行うことができる。この際にこのるつぼは、例えばモリブデン製のライニングまたはサファイア製のライニングを有し得る。上記の焼成は、ガス気密の炉において、例えば水素、アンモニア、アルゴン、窒素またはこれらの混合物内のような還元性雰囲気および／または不活性ガス下で行うことができる。この雰囲気は、流動性または静止性の雰囲気とすることが可能である。さらに、元素状炭素が細かく分布した形態で炉室内に存在する場合、結果的に得られる前駆材料の品質にとって有利になり得る。択一的には出発物質の混合物内に炭素を直接供給することが可能である。
【００３７】
例えば粉砕および／またはふるいかけのような中間に挿入される後処理プロセスを伴ってまたはこれを伴わずに出発物質を複数回焼成することにより、結晶度または粒子径分布をさらに改善することができる。別の利点は、結果的に得られる前駆材料の改善された光学特性を伴う低い欠陥密度、および／または、結果的に得られる前駆材料の高い安定が得られることである。
【００３８】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＢ）にステップＣ）が続く。ステップＣ）では、粉末状の前駆材料を粉砕することができる。粉砕は、１分から４時間までの粉砕持続時間で、例えば（湿式または乾式の）ボールミルにおいて、流動床ミルにおいて、またはモルタグラインダ行うことができる。
【００３９】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＣ）の後または前にステップＤ）が続く。ステップＤ）では、上記の粉末状の前駆材料をアルカリ液および／または酸内で洗浄することができる。この酸は、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、有機酸およびこれらの混合物を含むグループから選択可能である。アルカリ液は、例えば苛性カリ、苛性ソーダおよびこれらの混合物を含むグループから選択することができる。このような洗浄は、ドーピングされた粉末状の前駆材料を製造する場合、効率を高めることができる。さらにこれにより、副相、ガラス相または別の不純物を除去し、粉末状の前駆材料の光学特性を改善することができる。
【００４０】
本発明ではさらに、上で説明した実施例にしたがう方法によって製造される粉末状の前駆材料が提案される。
【００４１】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の粉末状の前駆材料は、第１粒子径値ｄ10および／または第２粒子径値ｄ50および／または第３粒子径値ｄ90を有する。第１粒子径値ｄ10は、１μｍ未満であり、特に０．５μｍ未満であり、例えば０．２または０．３μｍである。第２粒子径値ｄ50は、５μｍ未満であり、特に２μｍ未満であり、例えば０．９μｍまたは１μｍである。第３粒子径値ｄ90は、２０μｍ未満であり、特に１５μｍ未満であり、例えば３．９μｍと６．７μｍとの間であり、例えば２．４μｍである。
【００４２】
すなわち上記の方法により、極めて小さい第１粒径値ｄ10も第２粒子径値ｄ50も第３粒子径値ｄ90も共に有する特に細かく分布したまたは微細な粉末状の前駆材料が提供されるのである。この細かく分布した粉末状の前駆材料は、例えば発光ダイオードのようなオプトエレクトロニクス素子に使用するのに適している。これには、粉末状の変換材料として粉末の形態で上記の前駆体を使用することも、前駆体を加工してセラミックの蛍光体変換器にすることも、または、これをオプトエレクトロニクス素子に使用することも共に含まれる。オプトエレクトロニクス素子への使用は特に、細かく分布した粉末状の前駆材料の良好な焼結性によって左右される。
【００４３】
本発明ではさらに、オプトエレクトロニクス素子の少なくとも１つのセラミック層を形成するために上記の粉末状の前駆材料を使用する方法が提供される。このオプトエレクトロニクス素子は、例えばＬＥＤを含み得る。
【００４４】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の粉末状の前駆材料を粉末として、例えばシリコーンに埋め込んで、オプトエレクトロニクス素子のビーム路に使用することができる。
【００４５】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の粉末状の前駆材料は、オプトエレクトロニクス素子のセラミック層を作製するための出発物質を構成し、このセラミック層は、半導体積層体を有するオプトエレクトロニクス素子のビーム路に配置するために設けられる。
【００４６】
少なくとも１つの実施形態によれば、白色光を形成するため、オプトエレクトロニクス素子のビーム路に少なくとも１つの付加的な蛍光体または付加的な前駆材料が配置される。
【００４７】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の粉末状の前駆材料は、オプトエレクトロニクス素子において粉末として形成され、この粉末は、例えばシリコーンに埋め込まれて、半導体積層体を有するオプトエレクトロニクス素子のビーム路に配置される。
【００４８】
この実施形態によれば、半導体積層体に存在する半導体材料は、これが少なくとも部分的にエレクトロルミネッセンスを有するのであれば、限定されない。ここでは、例えば、インジウム、ガリウム、アルミニウム、窒素、リン、ヒ素、酸素、ケイ素、炭素およびこれらから選択された元素からなる化合物が使用される。しかしながら別の元素および添加物を使用することも可能である。活性領域を有する上記積層体は、例えば、窒化物系化合物半導体材料をベースとすることが可能である。「窒化物系化合物半導体材料ベース」とは、本発明において、半導体積層体または少なくともその一部が、窒化物系化合物半導体材料、有利にはＡｌnＧａmＩｎ1-n-mＮ，ただし０≦ｎ≦１，０≦ｍ≦１かつｎ＋ｍ≦１を有するかまたはこれから構成されていることを意味する。ここでこの材料は必ずしも上記の式にしたがった数学的に正確な組成を有する必要はない。むしろこれは、例えば１つまたは複数のドーピング物質および付加的な成分を有し得る。しかしながらわかりやすくするため、上記の式には、結晶格子の重要な成分（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｎ）の一部が少量の別の物質に置き換えられ得るおよび／または補われ得るとしても、これらの重要な成分だけが含まれている。
【００４９】
上記の半導体積層体は、活性領域として、例えば、従来のｐｎ接合部、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有し得る。この半導体積層体は、上記の活性領域の他に、別の複数の機能層および機能領域を含むことができ、例えばｐまたはｎドーピングされた電荷輸送層、すなわち電子またはホール輸送層、ｐまたはｎドーピングされた閉じ込めまたはクラッディング層、バッファ層、および／または電極ならびにこれらの組み合わせを含むことができる。このような活性領域または別の機能層および領域に関連する構造体の、特に構成、機能および構造については当業者に公知であるため、ここでは詳しく説明しない。
【００５０】
上記の粉末状の前駆材料は、セラミック層を完全に構成することができる。択一的には、上記の粉末状の前駆材料に含まれていない別の添加物をセラミック層に含めることができる。粉末状の前駆材料は、セラミックまたはセラミック層にさらに加工することができる。セラミック加工は、例えば放電プラズマ焼結（ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）またはテープ成形または熱間プレスまたは熱間等方圧加工法（ＨＩＰ：Hot isostatic pressing）および場合によって引き続いての焼成によって行うことができる。
【００５１】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の粉末状の前駆材料には、第１相および第２相が含まれるかまたはこれらから構成される。ここで第２相は、セラミック層を構成するための焼結補助手段として使用することができる。これによって示される利点は、第２相がin situで形成され、これによってこのセラミック層を作製するために付加的な添加を行う必要がないことである。これによって別の混合ステップ、時間および作業ステップが節約される。さらにこのことは、粉末状の前駆材料に加えられるエネルギが比較的少ないことを意味する。
【００５２】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記のセラミック層を波長変換層として使用する。この波長変換層は、発光ダイオードに、例えば完全変換型ダイオードに含まれ得る。したがって上記の波長変換層には、蛍光体前駆体でありかつ小さな粒度を有し、ひいては良好な焼結性を有する粉末状の前駆材料を使用することができる。波長変換層における使用は、粉末としてまたはさらに加工されるセラミックとして行われ得る。いずれの場合も波長変換層は、発光ダイオードのビーム路に配置することができ、放射される１次ビームが部分的または完全に、ほとんどの場合にはより長い波長である異なる波長の２次ビームに変換される。
【００５３】
この波長変換層は、粉末状の前駆材料に関連して提供される一般的なセラミック製造方法によって作製することができる。セラミック製造プロセスに必要な、粉末状の前駆材料の小さな粒度または凝集サイズを得るためには、粒子の粗い粉末を比較的強く粉砕しなければならない。しかしながらこれにより、特にこれらの材料の効率が悪化することになる。この効率の悪化は、長い粉砕プロセスにより、碾いたもの中に混入する汚染物質および格子欠陥による損傷に起因するものである。これによって量子効率が低くなる。さらに長い粉砕プロセスにより、微細な粉末状の前駆物質が必ず得られるとは限らない。ここで説明している方法において、反応性の出発物質によって粉末状の前駆材料を製造することにより、この粉末状の前駆材料は十分に微細になり、長い粉砕プロセスを回避することができる。したがってこの粉末状の前駆材料は、効率的な波長変換層に加工することができるのである。
【００５４】
択一的には上記の粉末状の前駆材料をさらに加工することなく、オプトエレクトロニクス素子における粉末状の変換材料として使用することができる。このために、粉末状の前駆材料を３次元モールドに加工することができる。この粉末状の前駆材料は、マトリクス材料に、例えばシリコーンまたは別の好適なマトリクス材料に埋め込むことできる。マトリクス材料に埋め込まれた粉末状の前駆材料は、モールド、層またはシートとして成形することができる。
【００５５】
少なくとも１つの実施形態によれば、波長変換層はプレート片として成形され、このプレート片は、半導体積層体のビーム主面上に直接配置される。ここでビーム主面とは、半導体積層体の成長方向に対して横方向に配置されている、この半導体積層体の１つの面のことである。ここでまた以下で「直接」とは、波長変換層が上記のビーム主面に直接機械的に接触接続していることを意味する。ここでは波長変換層とビーム主面との間には別の層および／または要素は配置されていない。
【００５６】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の波長変換層は、半導体積層体から放射される電磁的な１次ビームを電磁的な２次ビームに完全に変換する。
【００５７】
択一的には上記の波長変換層は、半導体積層体から放射される電磁的な１次ビームの一部だけ、例えば７０％を電磁的な２次ビームに変換する。
【００５８】
一実施形態によれば、波長変換層は、ビーム源に直接接触接続している。これにより、電磁的な１次ビームの電磁的な２次ビームへの変換は、少なくとも部分的にビーム源の近傍で、例えば、２００μｍ以下、有利には５０μｍ以下のセラミック層とビーム源との間隔で行うことできる（いわゆる「チップレベル変換」）。
【００５９】
一実施形態によれば、波長変換層はビーム源から離隔されている。これにより、電磁的な１次ビームの電磁的な２次ビームへの変換は少なくとも部分的に、ビーム源に対して大きな間隔で行うことができる。例えば、２００μｍ以上の、有利には７５０μｍ以上の、特に有利には９００μｍ以上のセラミック層とビーム源との間の間隔で行うことができる（いわゆる「リモート蛍光体変換」である）。
【００６０】
ここで説明した方法により、工業規模においても微細の粉末状の前駆材料を製造する簡単かつ改善された可能性が得られる。
【００６１】
放射性の蛍光体または前駆材料についての、ここでまた以下で示す色情報は、電磁ビームのそれぞれスペクトル領域を表す。
【００６２】
少なくとも１つの実施形態によれば、前駆材料は赤色のスペクトル領域において発光する。赤色を発光する前駆材料は、粉末またはセラミックとして成形することができる。赤色を発光する前駆材料は、オプトエレクトロニクス素子のビーム路に配置することができる。
【００６３】
付加的に上記のオプトエレクトロニクス素子は、黄色のスペクトル領域において発光する層を有することができる。黄色を発光する層は、粉末として、または、セラミックとして成形することができる。黄色を発光する層は、オプトエレクトロニクス素子のビーム路に配置することができる。例えば、層内にまたは黄色を放射する層として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）および／またはルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬｕＡＧ）を使用することができる。
【００６４】
少なくも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス素子の青色を発光する１次ビームのビーム路に赤色および黄色を放射する層が配置される。この１次ビームは一部だけが赤色および黄色を放射する層によって変換されるため、このオプトエレクトロニクス素子の全体的な放射は、外部の観察者に対して、温白色光として知覚される。
【００６５】
少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニク素子のビーム路には、上で述べた実施形態に基いて、さらに少なくとも１つの付加的な蛍光体または付加的な前駆材料が配置される。基本的にこの付加的な蛍光体またはこの付加的な前駆材料は、可視スペクトル領域の任意の波長を放射することができる。例えば、上記の付加的な蛍光体または上記付加的な前駆材料は、青色または緑色のスペクトル領域における、例えば４４０から５２０ｎｍまでの波長領域の波長を放射することができる。このオプトエレクトロニクス素子の全体的な放射は、外部の観察者にとって白色光として知覚され得る。
【００６６】
少なくとも１つの実施形態によれば、上記の粉末状の前駆材料は、粉末として構成され、オプトエレクトロニクス素子に配置される。この粉末は、半導体積層体を有するオプトエレクトロニクス素子のビーム路に配置される。
【００６７】
上記の方法、粉末状の前駆材料およびその使用方法の別の利点および有利な実施形態は、以下の複数の実施例および図面から得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】一実施形態によるオプトエレクトロニクス素子の概略側面図である。
【００６９】
以下では、粒の粗い粉末状の前駆材料を製造するための比較例Ｖ１と、微細な粉末状の前駆材料を製造するための実施例Ａ１〜Ａ６とを示す。
【００７０】
比較例Ｖ１：(Ｓｒ1-a-bＢａbＥｕa)2Ｓｉ5Ｎ8，ただし０＜ａ＜１かつ０＜ｂ＜１の製造
９９ｇのＳｒ3Ｎ2，１５０ｇのＢａ3Ｎ2，２３４ｇのＳｉ3Ｎ4（２．２ｍ2／ｇの比表面積）および１４ｇのＥｕ2Ｏ3が、保護ガス雰囲気下で量り入れられ、均質化される。管状炉またはチャンバ型炉において１５００℃と１８００℃との間の温度で、上記の出発物質混合物が、還元雰囲気下においてやや凝縮されて数時間に間、焼成される。引き続き、粒子径または粒子径値を適合化するため、同様に還元性雰囲気下において１５００℃と１８００℃との間で別の焼成が行われる。焼成ケークを粉砕およびふるいかけした後、粒子の粗い蛍光体が得られる。
【００７１】
実施例Ａ１：(Ｓｒ1-a-bＢａbＥｕa)2Ｓｉ5Ｎ8，ただし０＜ａ＜１かつ０＜ｂ＜１の製造
３３ｇのＳｒ3Ｎ2，１５５ｇのＢａ3Ｎ2，１５６ｇのＳｉ3Ｎ4（約１１ｍ2／ｇの比表面積）および２ｇのＥｕ2Ｏ3が、保護ガス雰囲気下で量り入れられ、均質化される。管状炉またはチャンバ型炉において１３００℃と１６００℃との間の温度で、ふるいかけによってほぐされた出発物質混合物が、還元雰囲気下において数時間の間、焼成される。引き続いて最大で第２の焼成が、同様に還元雰囲気下において１３００℃から１６００℃までの温度で行われる。第１の焼成と第２の焼成との間で、焼成ケークが粉砕され、ふるいかけによって改めてほぐされ、凝縮されずにるつぼに充填される。引き続いて焼成ケークを粉砕およびふるいかけした後、一相の、粒子の細かい粉末状の前駆材料が得られる。この粉末状の前駆材料は、０．３μｍの第１粒子径値ｄ10と、１．９μｍの第２粒子径値ｄ50と、１４μｍの第３粒子径値ｄ90とを有する。このことは、以下の表１に示されている。
【００７２】
実施例Ａ２：(Ｓｒ1-a-bＢａbＥｕa)2Ｓｉ5Ｎ8，ただし０＜ａ＜１かつ０＜ｂ＜１の製造
４０ｇのＳｒ3Ｎ2，１４７ｇのＢａ3Ｎ2，１６２ｇのＳｉ3Ｎ4（約１１ｍ2／ｇの比表面積）および２ｇのＥｕ2Ｏ3が、保護ガス雰囲気下でアルカリ土類カチオン過剰を考慮して量り入れられ、均質化される。引き続いてふるいかけによってほぐされた出発物質が、管状炉またはチャンバ型炉において１３００℃と１６００℃との間の温度で数時間、還元雰囲気下で焼成される。これに続いて第２の焼成を、同様に還元雰囲気下において１３００℃から１６００℃の温度で行うことができる。２つの焼成の間、焼成ケークが粉砕され、ふるいかけによってほぐされ、凝縮されずにるつぼに充填される。引き続いて焼成ケークを粉砕してふるいかけした後、第１相および第２相を有する粒子の細かい粉末状の前駆材料が得られる。組成(Ｓｒ1-yＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10を有する第２相は、５％の割合で上記の粉末状の前駆材料に含まれている。粒子径値は、表１から得られる。
【００７３】
実施例Ａ３：(Ｓｒ1-a-bＢａbＥｕa)2Ｓｉ5Ｎ8，ただし０＜ａ＜１かつ０＜ｂ＜１の製造
４９ｇのＳｒ3Ｎ2，２２６ｇのＢａ3Ｎ2，２３４ｇのＳｉ3Ｎ4（約１１０ｍ2／ｇの比表面積）および３ｇのＥｕ2Ｏ3が、保護ガス雰囲気下で量り入れられ、均質化される。引き続き、管状炉またはチャンバ型炉内において１３００℃と１６００℃との間の温度で、出発物質混合物が、還元雰囲気下で数時間の間、焼成される。最大限で第２の焼成が同様に還元雰囲気下において１３００℃から１６００℃で行われる。第１の焼成と第２の焼成との間、焼成ケークが粉砕され、ふるいかけによって改めてほぐされる。引き続いて焼成ケークを粉砕およびふるいかけした後、第１相および第２相を有する粒子の細かい粉末状の前駆材料が得られ、ここでこの第２相は、組成(Ｓｒ1-yＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１，特にＢａＳｉ7Ｎ10を有する。
【００７４】
実施例Ａ４：(Ｓｒ1-a-bＣａbＥｕa)2Ｓｉ5Ｎ8，ただし０＜ａ＜１かつ０＜ｂ＜１の製造
６６ｇのＳｒ3Ｎ2，３４ｇのＣａ3Ｎ2，１５６ｇのＳｉ3Ｎ4（約１１ｍ2／ｇの比表面積）および１ｇのＥｕ2Ｏ3が、保護ガス雰囲気下で量り入れられ、均質化される。出発物質混合物が、ほぐされかつ凝縮されずにるつぼに充填され、管状炉またはチャンバ型炉において１２００℃と１５００℃との間の温度で、３０から３００分間、還元雰囲気下で焼成される。ここでは別の焼成は行われない。なぜならばこの生成物はすでに相が混ざり合っておらず、かつ、微細だからである。引き続いて焼成ケークを粉砕およびふるいかけした後、粒の細かい粉末状の前駆材料が得られる。この粉末状の前駆材料は、０．３μｍの第１粒子径ｄ10と、１μｍの第２粒子径ｄ50と、２．４μｍの第３粒子径ｄ90とを有する。
【００７５】
実施例Ａ５：(Ｃａ1-a-b-cＳｒcＢａbＥｕa)2Ｓｉ5Ｎ8，ただし０＜ａ＜１かつ０＜ｂ＜１かつ０＜ｃ＜１の製造
５ｇのＣａ3Ｎ2，８１ｇのＳｒ3Ｎ2，１２２ｇのＢａ3Ｎ2，２１０ｇのＳｉ3Ｎ4（約１１ｍ2／ｇの比表面積）および３ｇのＥｕ2Ｏ3が、保護ガス雰囲気下で量り入れられ、均質化される。引き続いて出発物質混合物が、ほぐされかつ凝縮されずにるつぼに充填され、管状炉またはチャンバ型炉内において１３００℃と１６００℃との間の温度で、数時間、還元雰囲気下で焼成される。同様に還元雰囲気下において１３００℃と１６００℃との間の温度で第２の焼成を行うことができる。２つの焼成の間に焼成ケークを粉砕し、ふるいかけによってほぐして、凝縮せずにるつぼに充填する。引き続いて焼成ケークを粉砕してふるいかけした後、第１相を含むかまたは第１相から構成される細かく分布した粉末状の前駆材料が得られる。
【００７６】
実施例Ａ６：(Ｓｒ1-aＥｕa)2Ｓｉ5Ｎ8，ただし０＜ａ＜１の製造
１９４ｇのＳｒ3Ｎ2，２３４ｇのＳｉ3Ｎ4（約１１ｍ2／ｇの比表面積）および３ｇのＥｕ2Ｏ3が、保護ガス雰囲気下で量り入れられ、均質化される。出発物質混合物がやや凝縮されてるつぼ（Ｔｉｅｇｅｌ）に充填され、管状炉またはチャンバ型炉において１２００℃と１６００℃との間の温度で、数時間、還元雰囲気下で焼成される。引き続いて、同様に還元雰囲気下において１２００℃と１６００℃の間の温度で別の焼成を行うことができる。２つの焼成の間、焼成ケークを粉砕して、やや凝縮してるつぼに充填する。引き続いて焼成ケークを粉砕してふるいかけした後、細かく分布した粉末状の前駆材料が得られる。
【００７７】
実施例Ａ１からＡ６において、出発材料として使用した窒化ケイ素は、α型窒化ケイ素の変態の９０％以上の割合で、または非晶質の窒化ケイ素として使用した。
【００７８】
以下の表１には、ｍ2／ｇで示したＳｉ3Ｎ4の比表面積Ａと、μｍで示した第１粒子径ｄ10と、μｍで示した第２粒子径ｄ50と、μｍで示した第３粒子径ｄ90とが示されている。さらに表１には、第１相のどのアルカリ土類カチオンが存在するかが示されている。
【表１】
2016526072.tif 000003
【００７９】
ここで示すことができたのは、出発物質としての窒化物、例えば窒化ケイ素の高い比表面積により、および、α型窒化ケイ素または非晶質の窒化ケイ素を出発物質として使用することにより、微細な粉末状の前駆材料を所期のように製造することができ、その焼成特性ないしはその表面積を制御できることである。
【００８０】
これにより、粒度に加えて、例えばテープ成形を用いた加工の際の充填密度を変化させることができる。α型窒化ケイ素の割合が、使用した窒化ケイ素の９０％以上であるかまたは窒化ケイ素が非晶質であり、かつ、９ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する場合、粒子径値が極めて小さい粉末状の前駆物質を形成することができる。
【００８１】
図１には、発光ダイオード（ＬＥＤ）の実施例でオプトエレクトロニクス素子１００の概略側面図が示されている。オプトエレクトロニク素子１００は、（明瞭に図示されていない）活性領域を備えた積層体１と、第１電気端子２と、第２電気端子３と、ボンディングワイヤ４と、モールド５と、ケーシング壁部７と、ケーシング８と、凹部９と、セラミック層１１または波長変換層１２を構成する前駆材料６と、マトリクス材料１０とを有する。波長変換層１２を含む活性領域を備えた積層体１は、オプトエレクトロニクス素子１００、モールド５および／または凹部９内に配置されている。第１および第２電気端子２，３は、活性領域を備えた積層体１の下に配置されている。活性領域を備えた積層体１と、ボンディングワイヤ４と、第１および／または第２電気端子２，３を備えた活性領域を有する積層体１とは、間接的および／または直接的に直に電気および／または機械的に接触接続している。
【００８２】
さらに活性領域を備えた積層体１は、（ここで図示しない）支持体上に配置することができる。支持体は、例えばＰＣＢ（Printed Circuit Board）、セラミック基板、プリント基板または例えばアルミニウムプレートのような金属プレートとすることが可能である。
【００８３】
択一的にはいわゆる薄膜チップにおいて、積層体１を支持体なしに配置することが可能である。
【００８４】
上記の活性領域は、所定の放射方向に電磁１次ビームを放出するのに適している。活性領域を備えた積層体１は、例えば、窒素化合物半導体材料ベースとすることが可能である。窒素化合物半導体材料は、特に青色および／または紫外のスペクトル領域における電磁１次ビームを放射する。特に、波長４６０ｎｍの電磁１次ビームを有する窒素化合物半導体材料としてＩｎＧａＮを使用することができる。
【００８５】
電磁１次ビームのビーム路には波長変換層１２が配置されている。マトリクス材料１０は、例えばポリマまたはセラミック材料である。波長変換層１２は、活性領域を備えた積層体１上に機械および／または電気的に直に接触接続して直接配置されている。
【００８６】
択一的には波長変換層１２と積層体１との間に、例えばモールドのような別の複数の材料および層を配置することができる（ここでは図示せず）。
【００８７】
択一的には波長変換層１２を直接または間接的にケーシング８のケーシング壁部７に配置することができる（ここでは図示せず）。
【００８８】
択一的には、モールドコンパウンドに上記の前駆材料を埋め込み（ここでは図示せず）、マトリクス材料１０と共にモールド５として成形することが可能である。
【００８９】
波長変換層１２は、少なくとも部分的に上記の電磁１次ビームを電磁２次ビームに変換する。例えば電磁１次ビームは、電磁ビームの青色のスペクトル領域において発光し、この電磁１次ビームの少なくとも一部分が、波長変換層１２により、赤色および／または緑色および／またはこれらの組み合わせのスペクトル領域の電磁２次ビームに変換される。オプトエレクトロニクス素子から発せられる全体ビームは、青色に発光する１次ビームと、赤色および緑色に発光する２次ビームとが重畳されたものであり、外部の観察者に見える全体放射は、白色光である。
【００９０】
本発明は、上記の実施例に基づく上記の説明によって制限されることはなく、むしろ本発明には、あらゆる新たな特徴および複数の特徴の任意の組み合わせが含まれ、これには特に特許請求の範囲における複数の特徴の組み合わせが含まれる。このことは、この特徴またはその組み合わせそのものが特許請求の範囲または実施例に明示的に示されていない場合であっても当てはまるものである。
【００９１】
本発明は、独国特許出願第１０  ２０１３  １０５  ３０７．６号に優先権を主張するものであり、その開示内容は参照によってここに取り込まれるものとする。
【図１】
2016526072.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月20日(2016.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の一般的な組成
(Ｃａ1-a-b-c-d-eＺｎdＭｇeＳｒcＢａbＸa)2Ｓｉ5Ｎ8
［Ｘは、ランタノイドのグループから選択された活性剤であり、０＜ａ＜１かつ０≦ｂ≦１かつ０≦ｃ≦１かつ０≦ｄ≦１かつ０≦ｅ≦１が成り立つ］
の第１相を有する、オプトエレクトロニクス素子（１００）用の粉末状の前駆物質を製造する方法において、
前記方法は、
Ａ）複数の出発物質の粉末状の混合物を製造するステップであって、前記複数の出発物質は、前記組成の複数のイオンを含み、出発物質として少なくとも、９ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する窒化ケイ素が選択され、
当該窒化ケイ素が、α型窒化ケイ素を含むかまたは非晶質であるステップと、
Ｂ）保護ガス雰囲気下で前記混合物を焼成するステップと
を有し、
前記ステップＢ）の後に、第１粒子径値ｄ10および／または第２粒子径値ｄ50および／または第３粒子径値ｄ90を有する前記粉末状の前駆材料が製造され、
前記第１粒子径値ｄ10は、１μｍ未満であり、
前記第２粒子径値ｄ50は、５μｍ未満であり、
前記特に第３粒子径値ｄ90は、２０μｍ未満である、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
出発物質として使用される前記窒化ケイ素は、９０％以上の割合のα型窒化ケイ素として使用される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記窒化ケイ素は、９ｍ2／ｇから１５０ｍ2／ｇまでの範囲の比表面積を有する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップＢ）における前記焼成を、１２００℃から１７００℃までの範囲から選択された温度で実行する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップＡ）において出発物質として、炭酸塩、酸化物、窒化物、炭化物、金属および／またはハロゲン化物を使用する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップＢ）を１回ないし５回実行する、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
個々の前記焼成ステップの間、および／または、前記ステップＢ）における焼成の前に前記混合物を粉砕し、および／または、ほぐし、および／または、ふるいかけする、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップＢ）における焼成中に、１分間ないし２４時間の範囲から選択される保持時間を維持する、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップＡ）において、前記第１相に含有されているアルカリ土類カチオンを、当該第１相のすべてのカチオンの全体の割合を基準にして１ｍｏｌ％以下の過剰量で添加し、
前記ステップＢ）においてまたは前記ステップＢ）の後に、前記第１相の他に第２相を形成し、
当該第２相は、
(Ｃａ1-x-yＳｒyＢａx)Ｓｉ7Ｎ10，ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１
の一般的な組成を有する、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップＡ）において、イオンとしてアルカリ希土類カチオンを、前記第１相の組成を基準にした化学量論的な割合において、または、前記第１相のすべてのカチオンの全体割合を基準にして１ｍｏｌ％以上の過剰で、添加して、
ステップＢ）中またはステップＢ）の後に、第１相だけを得る、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法によって製造されている、
ことを特徴とする、粉末状の前駆材料。
【請求項１２】
第１粒子径値ｄ10および／または第２粒子径値ｄ50および／または第３粒子径値ｄ90を有しており、
前記第１粒子径値ｄ10は、１μｍ未満であり、
前記第２粒子径値ｄ50は、５μｍ未満であり、
前記特に第３粒子径値ｄ90は、２０μｍ未満である、
ことを特徴とする、粉末状の前駆材料。
【請求項１３】
オプトエレクトロニクス素子（１００）のセラミック層（１１）を構成するための請求項１１または１２に記載の粉末状の前駆材料の使用方法において、
前記セラミック層（１１）は、半導体積層体（１）を有する前記オプトエレクトロニクス素子のビーム路に配置するために設けられる、
ことを特徴とする使用。
【請求項１４】
前記粉末状の前駆材料は、前記第１相および前記第２相を含むかまたは前記第１相および前記第２相から成り、
前記第２相は、前記セラミック層（１１）を構成するための焼結補助手段として使用される、
請求項１３に記載の、粉末状の前駆材料の使用。
【請求項１５】
前記セラミック層（１１）を波長変換層（１２）として使用する、
請求項１３または１４に記載の使用。
【請求項１６】
前記波長変換層（１２）はプレート片として成形されており、
当該プレート片は、前記半導体積層体（１）のビーム主面状に直接配置されている、
請求項１５に記載の使用。
【請求項１７】
前記オプトエレクトロニクス素子の前記ビーム路に白色光を形成するために、少なくとも１つの付加的な蛍光体または付加的な前駆材料または付加的な蛍光体セラミックが配置されている、
請求項１３に記載の使用。
【請求項１８】
前記粉末状の前駆材料は、粉末として成形されており、
当該粉末は、半導体積層体（１）を有する前記オプトエレクトロニクス素子の前記ビーム路に配置されている、
請求項１３に記載の、粉末状の前駆体材料をオプトエレクトロニクス素子（１００）に使用する使用。
【国際調査報告】
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