(57)【要約】本発明は、窒化物蛍光物質および当該蛍光物質を含む発光装置に関し、無機発光材料技術分野に属する。前記窒化物蛍光物質は、ＭｍＡｌｘＳｉｙＮ３：ａＲ、ｂＥｕ、ｃＣｅ構造のような化合物を含み、当該蛍光物質が非常に高い物理的安定性と化学的安定性を有し、当該蛍光物質の結晶は良好であるため、高い外部量子効率を有する。当該蛍光物質は、発光装置に適用すると、安定性がよく、外部量子効率の高い長所を発揮でき、更に発光装置の発光効率と安定性を向上できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物蛍光物質であって、
前記窒化物蛍光物質は、化学式がＭｍＡｌｘＳｉｙＮ３：ａＲ、ｂＥｕ、ｃＣｅである化合物を含み、
前記Ｍ元素は、Ｃａ元素および／またはＳｒ元素であり、
前記Ｒ元素は、Ｅｒ元素、Ｎｄ元素、Ｙｂ元素、Ｃｒ元素およびＦｅ元素のうちの少なくとも一種であり、
前記パラメータｍ、ｘ、ｙ、ａ、ｂおよびｃは、０．８≦ｍ≦１．０、０．９≦ｘ≦１．１、０．９≦ｙ≦１．１、０．００１≦ａ≦０．２０、０≦ｂ≦０．２０、および、０≦ｃ≦０．１を満たすことを特徴とする窒化物蛍光物質。
【請求項２】
前記蛍光物質は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を有することを特徴とする請求項１に記載の窒化物蛍光物質。
【請求項３】
前記Ｍ元素はＣａ元素およびＳｒ元素であり、且つ前記Ｃａ元素の前記Ｍ元素に対するモル比は０．８以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物蛍光物質。
【請求項４】
前記パラメータｂおよびｃは、０．００１≦ｂ≦０．１０、および、０．００１≦ｃ≦０．０５を満たし、好ましくは、３≦ｂ／ｃ≦６を満たすことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の窒化物蛍光物質。
【請求項５】
前記パラメータｘおよびｙは、１≦ｙ／ｘ≦１．３を満たすことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の窒化物蛍光物質。
【請求項６】
前記Ｍ元素は、Ｃａ元素であり、前記Ｒ元素は、Ｅｒ元素であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の窒化物蛍光物質。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の窒化物蛍光物質および励起光源を少なくとも含む発光装置。
【請求項８】
前記励起光源の放射波長は、３６０〜４８０ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記励起光源は、紫色・近紫外光半導体チップ、または青色半導体チップであることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記励起光源は、３９０〜４３０ｎｍの放射波長範囲の紫色・近紫外光半導体チップであり、または、前記励起光源は、４３０〜４７０ｎｍの放射波長範囲の青色半導体チップであることを特徴とする請求項７から９の何れか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機発光材料技術の分野に属し、具体的には、窒化物蛍光物質に関し、更に当該蛍光物質を含む発光装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
近赤外光とは、波長範囲が７００〜１５００ｎｍである光を指し、この帯域スペクトルは、光ファイバー通信、バイオイメージング、信号変換増幅等の分野において大きな応用が期待されており、国内外で注目されている研究テーマとなっている。
【０００３】
従来の近赤外蛍光物質の基板には、主に、中国特許ＣＮ１０１０６３２２８Ａ、ＣＮ１０５７３３５８０Ａ等に開示されているガーネット構造を有する希土類金属酸化物、またはエレクトロルミネッセンスの有機錯体(Ｃｈｅｍ．−Ｅｕｒ．Ｊ．，２０１２，１８，１９６１−１９６８；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００９，２１，１１１−１１６；Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１１，１４，１８３３−１８３７；Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．，２００９、１９，２６３９−２６４７)が採用されている。しかし、これらの既知の蛍光物質は、安定性が低く、発光効率が低い等の欠点を有するため、このようなデバイスの上記応用分野への応用を制限している。また、従来技術で一般的な近赤外発光装置は、基本的に赤外チップを採用しているため、励起効率が低く且つコストが高いという問題も存在する。
【０００４】
したがって、上記欠点を解消できる新たな蛍光物質を研究開発する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題は、蛍光材料の発光効率が低いという従来技術における問題を解決可能な、輝度および安定性が高い窒化物蛍光物質を提供することにある。
【０００６】
本発明が解決しようとする第２の技術的課題は、発光装置の安定性が悪く、発光効率が低いという従来技術における問題を解決可能な当該蛍光物質を含む発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術的課題を解決すべく、本発明は、窒化物蛍光物質を提供する。前記窒化物蛍光物質は、化学式がＭｍＡｌｘＳｉｙＮ３：ａＲ、ｂＥｕ、ｃＣｅである化合物を含む。
【０００８】
前記Ｍ元素は、Ｃａ元素および／またはＳｒ元素である。
【０００９】
前記Ｒ元素は、Ｅｒ元素、Ｎｄ元素、Ｙｂ元素、Ｃｒ元素およびＦｅ元素のうちの少なくとも一種である。
【００１０】
前記パラメータｍ、ｘ、ｙ、ａ、ｂおよびｃは、０．８≦ｍ≦１．０、０．９≦ｘ≦１．１、０．９≦ｙ≦１．１、０．００１≦ａ≦０．２０、０≦ｂ≦０．２０、および、０≦ｃ≦０．１を満たす。
【００１１】
好ましくは、前記蛍光物質は、ＣａＡｌＳｉＮ３と同じ結晶構造を有する。
【００１２】
さらに好ましくは、前記窒化物蛍光物質において、前記Ｍ元素はＣａ元素およびＳｒ元素であり、且つ前記Ｃａ元素の前記Ｍ元素に対するモル比は０．８以上である。
【００１３】
好ましくは、上記蛍光物質の化学式において、前記パラメータｂおよびｃは、０．００１≦ｂ≦０．１０、０．００１≦ｃ≦０．０５を満たす。
【００１４】
好ましくは、上記蛍光物質の化学式において、３≦ｂ／ｃ≦６を満たす。
【００１５】
好ましくは、上記蛍光物質の化学式において、前記パラメータｘおよびｙは、１≦ｙ／ｘ≦１．３を満たす。
【００１６】
最も好ましくは、前記の窒化物蛍光物質において、前記Ｍ元素はＣａ元素であり、前記Ｒ元素はＥｒ元素である。
【００１７】
本発明に係る窒化物蛍光物質は、紫外光、青色光チップ等の放射源の励起によって、近赤外光を発することができ、且つこのような物質は、良好な発光効率を有し、コストを大幅に低減可能であり、光ファイバー通信、バイオイメージング、信号変換増幅および成分分析分野に適用できる。
【００１８】
本発明は、発光装置を提供する。前記発光装置は、少なくとも前記窒化物蛍光物質および励起光源を含む。
【００１９】
好ましくは、前記励起光源の放射波長は、３６０〜４８０ｎｍである。
【００２０】
好ましくは、前記励起光源は、紫色・近紫外光半導体チップ、または青色半導体チップである。
【００２１】
さらに好ましくは、前記励起光源は、３９０〜４３０ｎｍの放射波長範囲の紫色・近紫外光半導体チップであり、または、前記励起光源は、４３０〜４７０ｎｍの放射波長範囲の青色半導体チップである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の前記窒化物蛍光物質は、ＭｍＡｌｘＳｉｙＮ３：ａＲ、ｂＥｕ、ｃＣｅ構造の化合物を含み、当該蛍光物質は非常に高い物理的安定性と化学的安定性を有し、当該蛍光物質の結晶は良好であるため、高い外部量子効率を有する。当該蛍光物質は、発光装置に適用すると、安定性がよく且つ外部量子効率が高い長所を十分に発揮でき、更に発光装置の発光効率および安定性を向上可能である。また、異なる希土類イオンまたは希土類イオンの組み合わせにより、放射ピークの強度と位置を調整および制御可能とし、その発光性能を改善する。上記窒化物蛍光物質の特性をもとに、当該蛍光物質および発光装置は、光ファイバー通信、バイオイメージング、信号変換増幅および成分分析分野において非常に良好な応用の見通しを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の内容をより容易かつ明確に理解するため、以下、本発明の具体的な実施例に基づいて図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
【図１】実施例１で得られた蛍光物質の４６０ｎｍの青色光源の励起を使用した放射スペクトル図である。
【図２】実施例１で得られた蛍光物質のモニタリング波長が１５３８ｎｍにおける励起スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施例１
以下は、本発明の実施例および実施形態であり、本発明に係る窒化物蛍光物質およびその発光装置を説明するものに過ぎず、本発明は当該実施例および実施形態に限定されない。
【００２５】
実施例１
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、分析の結果、当該蛍光物質の化学式はＣａ０．９６３ＡｌＳｉＮ３：０．０３Ｅｒ、０．００６Ｅｕであった。
【００２６】
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、Ｃａ３Ｎ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＥｕＮ、ＥｒＦ３を原料とし、Ｃａ０．９６３ＡｌＳｉＮ３：０．０３Ｅｒ、０．００６Ｅｕの成分の化学量論比に従って、グローブボックス内で前記原料を正確に秤量し、原料を混合タンクに入れてミキサーで３０ｍｉｎ混合し、取り出して篩にかけ、混合後の原料を１７５０℃、窒素ガス雰囲気で１０ｈ焼成して焼成品を取得し、焼成品に対して粉砕、篩分け、水洗、フィルム被覆、乾燥を行って目的の蛍光物質を取得した。
【００２７】
当該蛍光物質によってカプセル化された発光装置は、励起源の半導体チップ波長が４６０ｎｍであり、その放射スペクトルを図１に示す。図１から分かるように、当該放射スペクトルは、最高ピーク波長が１５３８ｎｍである。
【００２８】
当該蛍光物質の励起スペクトルは、図２に示すように、そのモニタリング波長が１５３８ｎｍであり、相対強度は１５５％であった。図２から分かるように、当該蛍光物質は、２５０〜６００ｎｍの範囲内において有効に励起可能であり、例えば、近紫外光、青色光および赤色光によって励起され得るため、広範な用途を有する。
【００２９】
図１および図２の結果から分かるように、本実施例で得られた蛍光物質は、可視光によって励起され得る近赤外蛍光物質である。
【００３０】
実施例２
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、分析の結果、当該蛍光物質の化学式は(Ｃａ０．１５、Ｓｒ０．８１)ＡｌＳｉＮ３：０．０１Ｅｒ、０．０２Ｅｕであった。
【００３１】
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、Ｃａ３Ｎ２、Ｓｒ２Ｎ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＥｕＮ、ＥｒＦ３を原料とし、(Ｃａ０．１５、Ｓｒ０．８１)ＡｌＳｉＮ３：０．０１Ｅｒ、０．０２Ｅｕの成分の化学量論比に従って、グローブボックス内で前記原料を正確に秤量し、原料を混合タンクに入れてミキサーで３０分混合し、取り出して篩にかけ、混合後の原料を１８００℃、窒素ガス雰囲気で１５ｈ焼成して焼成品を取得し、焼成品に対して粉砕、篩分け、水洗、フィルム被覆、乾燥を行って目的の蛍光物質を取得した。得られた蛍光物質を４０５ｎｍで励起し、測定すると、その放射スペクトルの最高ピーク波長は１５３８ｎｍであり、相対強度は１１７％であった。
【００３２】
実施例３
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、分析の結果、当該蛍光物質の化学式はＣａ０．９５３ＡｌＳｉＮ３：０．００７Ｅｕ、０．０３Ｅｒ、０．０１Ｃｅであった。
【００３３】
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、Ｃａ３Ｎ２、Ｓｒ２Ｎ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＥｕＮ、ＥｒＦ３、ＣｅＯ２を原料とし、Ｃａ０．９５３ＡｌＳｉＮ３：０．００７Ｅｕ、０．０３Ｅｒ、０．０１Ｃｅの成分の化学量論比に従って、グローブボックス内で前記原料を正確に秤量し、原料を混合タンクに入れてミキサーで５０ｍｉｎ混合し、取り出して篩にかけ、混合後の原料を１７００℃、窒素ガス雰囲気で２４ｈ焼成して焼成品を取得し、焼成品に対して粉砕、篩分け、水洗、フィルム被覆、乾燥を行って目的の蛍光物質を取得した。
【００３４】
測定の結果、当該蛍光物質は、４０５ｎｍの半導体チップの励起によって、放射スペクトルの最高ピーク波長は１５３８ｎｍであり、相対強度は１６０％であった。
【００３５】
実施例４
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、分析の結果、当該蛍光物質の化学式はＣａ０．８９９ＡｌＳｉＮ３：０．０５Ｙｂ、０．０６Ｃｒであった。
【００３６】
本実施例に係る窒化物蛍光物質は、Ｃａ３Ｎ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｙｂ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３を原料とし、Ｃａ０．８９９ＡｌＳｉＮ３：０．０５Ｙｂ、０．０６Ｃｒの成分の化学量論比に従って、グローブボックス内で前記原料を正確に秤量し、原料を混合タンクに入れてミキサーで３０ｍｉｎ混合し、取り出して篩にかけ、混合後の原料を１７５０℃、窒素ガス雰囲気で１０ｈ焼成して焼成品を取得し、焼成品に対して粉砕、篩分け、水洗、フィルム被覆、乾燥を行って目的の蛍光物質を取得した。
【００３７】
測定の結果、当該蛍光物質は、４５５ｎｍ半導体チップの励起によって、放射スペクトルは広帯域放射を呈し、放射ピークは９９４ｎｍおよび１２７８ｎｍに位置し、それぞれＣｒ３＋とＹｂ３＋の放射ピークに対応し、放射最高ピーク波長は１２７８ｎｍであり、相対強度は１０９％であった。
【００３８】
実施例５−２２
以下の実施例５−２２の窒化物蛍光物質は、以下の表１に示す実施例５−２２の一般式における化学量論比に従って、Ｃａ３Ｎ２、Ｓｒ２Ｎ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＥｕＮ、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３をグローブボックス内で正確に称量し、上記原料を混合タンクに入れてミキサーで５ｈ混合し、取り出して篩にかけ、混合後の原料を１８００℃、窒素ガス雰囲気で１３ｈ焼成して焼成品を取得し、焼成品に対して粉砕、篩分け、水洗、フィルム被覆、乾燥を行って、実施例５−２２の化学式を有するサンプルを取得した。
【００３９】
実施例１−２２の窒化物蛍光物質をそれぞれ取って光学性能テストを実施した。実施例５−２２窒化物蛍光物質の赤外領域の相対強度は、４６０ｎｍの励起で、表１に示すように、従来技術におけるＹ２．９２Ａｌ５Ｏ１２：０．０４Ｃｅ、０．０４Ｎｄの発光強度を１００として算出した。
【００４０】
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【００４１】
これにより、本発明に係る窒化物蛍光物質は、より高い発光強度および発光性能を有することが分かる。
【００４２】
明らかに、上記の実施例は、説明を明瞭にするために挙げられた例に過ぎず、実施形態に対する限定ではない。当業者は、上記説明を基に他の異なる形態の変更または修正を行うこともできる。ここで全ての実施形態を網羅する必要はなく、方法もない。これから生じる自明な変更または修正は、依然として本発明の保護範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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