Люминесцентный материал для светодиода

Люминесцентный материал для светодиода

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к люминесцентным материалам, содержащим редкоземельные элементы, и, более конкретно, к таким люминесцентным материалам, которые предназначены для возбуждения их ультрафиолетовым, а также видимым светом, в результате чего люминесцентный материал излучает белый свет, в частности, для светоизлучающего диода, содержащим соединения, легированные свинцом и/или медью.

Уровень техники

Известны материалы, легированные свинцом или медью, которые имеют короткую длину волны возбуждения, например, от ртутной лампы низкого давления, такие как дисиликат бария, активированный свинцом (Keith H. Butler, The Pennsylvania State University Press, 1980, S 175, orthosilicate activated by lead (Keith H. Butler, The Pennsylvania State University Press, 1980, S.181), акерманиты, активированные свинцом, или Ca-метасиликат, активированный Pb²⁺.

Обычно максимум полосы эмиссии таких люминофоров, активированных свинцом, расположен в диапазоне от 290 нм до 370 нм, при возбуждении на длине волны 254 нм. Барийсиликат, активированный свинцом, представляет собой люминофор, излучающий ультрафиолетовое излучение, который в настоящее время используется в лампах для соляриев.

Свинец в основном состоянии ¹S₀ имеет два электрона внешней оболочки. Конфигурация электронов основного состояния представляет собой d¹⁰s², в результате чего самое нижнее возбужденное состояние представляет собой d¹⁰sp. Возбужденная конфигурация sp имеет четыре уровня ³P₀, ³P₁, ³P₂ и ¹P₁, которые могут быть достигнуты между 165,57 нм (³P₀) и 104,88 нм (¹P₁) в свободном ионе. Уровень перехода между возбужденным уровнем ¹S₀ и ¹P₁ разрешен всеми правилами выбора. В то время как переходы между ¹S₀ и ³P₀ разрешены только при низшей симметрии, переходы между ¹S₀ и ³P₁, а также ³P₂ разрешены только в определенных условиях. Однако возбуждение между 180 и 370 нм имеет ту же эмиссию. Возбуждение с большей длиной волны, чем 370 нм, не возможно.

Кроме того, известны люминесцентные материалы, в которых свинец содержится как компонент кристаллической решетки. Люминофоры на основе молибдатов, содержащие MoO₄ ^2- - центры, описанные в Bernhardt, H.J., Phys. Stat. Sol. (a), 91, 643, 1985. PbMoO₄ проявляют красную эмиссию при комнатной температуре с максимумом эмиссии на 620 нм при фотовозбуждении на длине волны 360 нм.

Однако такая эмиссия не вызвана самим свинцом. В молибдатах люминесцентные свойства не связаны с ионом металла М²⁺ (M²⁺MoO₄, где М²⁺=Са, Sr, Cd, Zn, Ва, Pb и т.д.). Здесь причиной, вероятно, являются центры дефектов с ионами MoO₄ ^2-, связанных с ионными вакансиями О^2-. Тем не менее, ион Pb²⁺ влияет на предпочтительные свойства эмиссии, поскольку он стабилизирует кристаллическую решетку основного вещества.

В качестве известного примера, вольфраматы (Са, Pb)WO₄ в виде смешанных кристаллов имеют сильную зеленую эмиссию с высоким квантовым выходом 75% (Blasse, G., Radiationless processes in luminescent materials, in Radiationless Processes, DiBartolo, В., Ed. Plenum Press, New York, 1980, 287). При возбуждении на длине волны 250 нм PbWO₄ проявляет эмиссию синего цвета, и при возбуждении на длине волны 313 нм PbWO₄ имеет эмиссию в полосе оранжевого цвета, что может быть связано с дефектами Шоттки или с ионами-загрязнителями (Phosphor Handbook, edited under the Auspice of Phosphor Research Society, CRC Press New York, 1998, S 205).

Медь используется как одновалентный активатор в ортофосфатах (Wanmaker, W.L. and Bakker, С, J. Electrochem. Soc, 106, 1027, 1959) с максимумом эмиссии на длине волны 490 нм. Основное состояние одновалентной меди представляет собой заполненную 3d¹⁰ оболочку. То есть уровень ¹S₀. После возбуждения самая нижняя возбужденная конфигурация представляет собой 3d⁹4s. Эта конфигурация имеет два члена ³D и ¹D. Следующая более высокая конфигурация, 3d⁹4p, дает 6 термов ³P^o, ³F^o, ³D^o, ¹F^o, ¹D^o, и ¹P°. Переходы между основным состоянием ¹S₀ и ¹D, или ³D запрещены из-за парности спинов, соответственно. В ионах меди разрешено возбуждение до уровня кристаллического поля термов ⁴P. Эмиссия может быть получена либо в результате прямого возврата из нечетного состояния поликристалла до основного состояния, либо в результате комбинации переходов вначале из нечетного состояния до уровня кристаллического поля, и после этого второго перехода из этих состояний ³D или ¹D конфигурации 3d⁹4s в основное состояние.

Основное состояние двухвалентной меди имеет конфигурацию 3d⁹. То есть уровень ²D_5/2. В двухвалентной меди один из d-электронов может быть возбужден до орбитали 4s или 4р. Нижняя конфигурация возбуждения представляет собой 3d⁸4s с двумя квартетными членами ⁴F, ⁴P и четырьмя дублетными членами ²F, ²D, ²P и ²G без эмиссии, связанной с запрещенными переходами. Более высокая существующая конфигурация представляет собой конфигурацию 3d⁸4p с четырьмя термами ⁴D^o, ⁴G^o, ⁴F^o и ⁴P^o, в которой может происходить эмиссия.

Сульфидные люминофоры, активированные или коактивированные медью, хорошо известны и коммерчески используются в электроннолучевых трубках. Излучающий зеленым ZnS: Cu, Al (в котором медь используется как активатор, и Al используется как коактиватор) играет очень важную роль в ЭЛТ.

В люминофоре на основе сульфида цинка люминесцентный материал может быть классифицирован на пять видов, в зависимости от относительного соотношения концентрации активаторов и коактиваторов (van Gool, W., Philips Res. Rept. Suppl., 3, 1, 1961). Здесь люминесцентные центры сформированы из глубоких доноров или глубоких акцепторов или в результате их ассоциации на ближайших соседних сайтах (Phosphor Handbook, edited under the Auspice of Phosphor Research Society, CRC Press New York, 1998, S. 238).

Ортофосфаты, активированные медью (Wanmaker, W.L., and Spier, H.L., JECS 109 (1962), 109), и пирофосфаты, алюмосиликаты, силикаты и триполифосфаты, все активированные медью, описаны в ′Keith H. Butler, The Pennsylvania State University Press, 1980, S. 281′. Однако такие люминофоры можно использовать только при возбуждении ультрафиолетовым светом с короткой длиной волны. Из-за их нестабильных химических свойств и температурного поведения их нельзя использовать в флюоресцентых лампах.

Влияние ионов свинца и меди в качестве компонента решетки основного вещества в соединениях, доминированных кислородом, активированных ионами редкоземельных элементов таких, как Eu²⁺, Се³⁺ и другие, еще не было описано. Следует ожидать, что внедрение свинца и/или меди в качестве компонента кристаллической решетки основного вещества влияет на предпочтительные люминесцентно-оптические свойства, что позволяет улучшить интенсивность люминесценции, а также обеспечить желательный сдвиг максимума эмиссии, цветовые точки и форму спектра эмиссии и стабилизацию кристаллической решетки.

Влияние ионов свинца и/или ионов меди в качестве компонентов кристаллической решетки основного вещества должно обеспечить улучшенные свойства люминесценции при возбуждении на длине волны больше, чем 360 нм. В этой области длины волн ни один из ионов не проявляет переход собственного излучения из-за уровня энергии конфигурации своих электронов, в связи с этим излучение возбуждения любого рода не может быть потеряно.

Люминесцентные материалы, легированные свинцом и медью проявляют улучшенную интенсивность эмиссии по сравнению с люминесцентными материалами, не содержащими эти компоненты в кристаллической решетке. Кроме того, в качестве предпочтительного эффекта, люминесцентные материалы, легированные свинцом и медью проявляют сдвиг длины волны эмиссии в сторону больше или меньшей энергии. Для соединения, содержащего свинец или медь, эти ионы не реагируют как активаторы в самом широком смысле. Однако использование этих ионов оказывает влияние на разделение поликристалла, а также на ковалентность.

Ионы свинца, имеющие ионный радиус 119 пм, могут очень легко заменять щелочноземельные ионы Са, имеющие ионный радиус 100 пм, и Sr, имеющие ионный радиус 118 пм. Электроотрицательность свинца, составляющая 1,55, гораздо больше, чем у Ca (1,04) и Sr (0,99). Приготовление веществ, содержащих свинец, является сложным из-за возможности окисления этих ионов в разреженной атмосфере. Для приготовления соединений, легированных свинцом, для которого требуется разреженная атмосфера, необходимо использовать специальные подготовительные процессы.

Показано влияние свинца в поликристалле, который, в основном, сдвигает характеристики эмиссии в зависимости от замещенных ионов. В случаях замещения Sr или Ва ионами Pb в Eu-активированных алюминатах и/или силикатах, максимум эмиссии должен быть сдвинут к большему значению длины волны из-за меньшего ионного радиуса Pb по сравнению с ионными радиусами Ba и Sr. Это приводит к получению более сильного поля кристалла вокруг ионного активатора.

Аналогичный эффект проявляется при замене щелочноземельных ионов медью. Здесь эффект проявляется из-за дополнительного влияния. Из-за более высокого ионного потенциала меди в качестве показателя ионного заряда, и ионного радиуса, по сравнению с более крупными ионами щелочноземельных элементов, ионы меди могут сильнее притягивать соседние ионы кислорода, чем ионы щелочноземельных элементов. Таким образом, в результате замены более крупных ионов Ca, Sr и Ba редкоземельных элементов медью также получают более сильное поле кристалла вокруг активаторов. Таким образом, можно влиять на форму полосы эмиссии, при этом сдвиг пика эмиссии в сторону больших значений длины волны связан с расширением кривой эмиссии для эмиссии в полосе. Кроме того, становится возможным повысить интенсивность эмиссии в результате внедрения ионов меди и свинца. Обычно сдвиг пиков эмиссии в сторону более длинных, а также в сторону более коротких значений длины волны является предпочтительным в области освещения при использовании светодиодов. Здесь необходимо реализовать тонкую настройку для получения специальной длины волны с требуемыми цветовыми точками, а также для получения оптических устройств с большей яркостью. Используя катионы, медь и свинец, такая тонкая настройка становится возможной.

Известно, что некоторые люминесцентные материалы и люминофоры являются нестабильными в воде, при воздействии влажности воздуха, паров воды или полярных растворителей. Например, алюминаты со структурой шпинели или силикаты с ромбической структурой, а также акерманитовой структурой, проявляют, в больше или меньшей степени, чувствительность к воде, влажности воздуха, парам воды или полярным растворителям, из-за высокой степени основности. Однако благодаря более высокой ковалентности и более низкой степени основности внедрение свинца или меди в кристаллическую решетку основного вещества должно улучшить это поведение люминесцентных материалов в отношении воды, влажности воздуха и полярных растворителей, если ими заменить катионы, имеющие высокую основность.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема

Учитывая описанный выше предшествующий уровень техники, цель настоящего изобретения состоит в создании люминесцентных материалов для светодиода, легированных свинцом и/или медью, в которых обеспечивается большая возможность замены ионов редкоземельных элементов свинцом и медью, со сдвигом полосы эмиссии в сторону более длинной или более короткой длины волны соответственно. При этом люминесцентный материал излучает белый свет при возбуждении ультрафиолетовым или видимым светом.

Другая цель настоящего изобретения состоит в создании люминесцентных материалов, содержащих медь и/или свинец, с улучшенными люминесцентными свойствами, а также с улучшенной стабильностью при воздействии воды, влажности, а также других полярных растворителей.

Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в создании люминесцентных материалов, легированных свинцом и/или медью, которые позволяют обеспечить в светодиодах большой диапазон цветовой температуры от приблизительно 2000 К до 8000 К или 10000 К, и значение ИЦП (CRI, индекс цветопередачи), вплоть до уровня, превышающего 90.

Люминесцентный материал для светодиода включает соединение с кристаллической решеткой основного вещества и люминесцентный ион, содержащий по меньшей мере один редкоземельный элемент в кристаллической решетке основного вещества, в котором данная кристаллическая решетка содержит ионы щелочноземельного элемента и кислород, и в котором по меньшей мере один редкоземельный элемент является одним из Sc, Y, La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu.

Техническое решение

Для достижения этих целей, которые воплощены и широко описаны здесь, одни люминесцентные материалы, предназначенные для светоизлучающего диода, содержат химические соединения, легированные свинцом и/или медью, содержащие редкоземельный элемент или другие люминесцентные ионы. При этом вторая часть иона щелочноземельного может быть заменена ионами свинца.

Люминесцентные материалы могут состоять из одного или больше соединений, таких как алюминаты, антимонаты, германаты, германаты-силикаты и фосфаты.

Люминесцентный материал может быть выражен следующей формулой:

a(M′O)·b(M′′₂O)·c(M′′X)·d(Al₂O₃)·e(M′′′O)·f(M′′′′₂O₃)·g(M′′′′′_oO_p)·h(M′′′′′′_xO_y),

a(M′O)·b(M′′₂O)·c(M′′X)·4-a-b

-c(M′′′O)·7(Al₂O₃)·d(B₂O₃)·e(Ga₂O₃)·f(SiO₂)·g(GeO₂)·h(M′′′′_xO_y) и

a(M′O)·b(M′′O)·c(Al₂O₃)·d(M′′′₂O₃)·e(M′′′′O₂)·f(M′′′′′_xO_y).

Силикат может быть выражен следующим образом:

a(M′O)·b(M′′O)·c(M′′′X)·d(M′′′₂O)·e(M′′′′₂O₃)·f(M′′′′′_oO_p)·g(SiO₂)·h(M′′′′′′_xO_y).

Антимонат может быть выражен следующим образом:

a(M′O)·b(M′′₂O)·c(M′′X)·d(Sb₂O₅)·e(M′′′O)·f(M′′′′_xO_y).

Германат/или германат-силикат может быть выражен следующим образом:

a(M′O)·b(M′′₂O)·c(M′′X)·dGeO₂·e(M′′′O)·f(M′′′′₂O₃)·g(M′′′′′_oO_p)·h(M′′′′′′_xO_y).

Фосфат может быть выражен следующим образом:

a(M′O)·b(M′′₂O)·c(M′′X)·dP₂O₅·e(M′′′O)·f(M′′′′₂O₃)·g(M′′′′′O₂)·h(M′′′′′′_xO_y).

В то же время люминесцентные материалы, можно использовать как преобразователь первичного ультрафиолетового света с большой длиной волны в диапазоне 300-400 нм и/или излучения синего цвета в диапазоне 380-500 нм, генерируемых одним или несколькими одними первичными элементами светоизлучающего устройства, для получения света в видимом диапазоне спектра вплоть до индекса цветопередачи Ra>90.

В настоящем изобретении люминесцентные материалы используют в светодиодах в виде одного соединения или смеси из множества отдельных соединений для получения белого света с цветопередачей, вплоть до Ia при возбуждении ультрафиолетовым или видимым светом.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже.

Пример 1

Люминесцентные материалы, предназначенные для светоизлучающего диода, содержат алюминаты, легированные свинцом и/или медью, в соответствии со следующей формулой:

a(M ′ O ) ⋅ b ( M ' ' 2 O ) ⋅ c ( M ' ' X ) ⋅ d A l 2 O 3 ⋅ e ( M ' ' ' O ) ⋅ f ( M ' ' ' ' 2 O 3 ) ⋅ g ( M ' ' ' ' ' o O p ) ⋅ h ( M ' ' ' ' ' ' x O y )            ( 1 )

в которой М′ представляет собой Cu или комбинацию Cu и Pb;

М′′ представляет собой Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag или любую их комбинацию;

М′′′ представляет собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn или любую их комбинацию;

М′′′′ представляет собой Sc, В, Ga, In или любую их комбинацию;

М′′′′′ представляет собой Si, Ge, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Та, W, Mo или любую их комбинацию;

М′′′′′′ представляет Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu или любую их комбинацию;

X представляет собой F, Cl, Br, J или любую их комбинацию; 0<а≤2; 0≤b≤2; 0≤c≤2; 0≤d≤8; 0<е≤4; 0≤f≤3; 0≤g≤8; 0<h≤2; 1≤o≤2; 1≤р≤5; 1≤x≤2; и 1≤y≤5.

a(M ′ O ) ⋅ b ( M ' ' 2 O ) ⋅ c ( M ' ' X ) ⋅ 4 − a − b − c ( M ' ' ' O ) ⋅ 7 ( A l 2 O 3 ) ⋅ d ( B 2 O 3 ) ⋅ e ( G a 2 O 3 ) ⋅ f ( S i O 2 ) ⋅ g ( G e O 2 ) ⋅ h ( M ' ' ' ' x O y )                ( 2 )

в которой М′ представляет собой Cu или комбинацию Cu и Pb;

М′′ представляет собой Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag или любую их комбинацию;

М′′′ представляет собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn или любую их комбинацию;

М′′′′ представляет собой Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, In, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu или любую их комбинацию;

X представляет собой F, Cl, Br, J или любую их комбинацию; 0<а≤4; 0≤b≤2; 0≤с≤2; 0≤d≤1; 0≤е≤1; 0≤f≤1; 0≤g≤1; 0<h≤2; 1≤х≤2 и 1≤y≤5.

a ( M ' O ) ⋅ b ( M ' ' O ) ⋅ c ( A l 2 O 3 ) ⋅ d ( M ' ' ' 2 O 3 ) ⋅ e ( M ' ' ' ' O 2 ) ⋅ f ( M ' ' ' ' ' x O y ) , ( 3 )

в которой М' представляет собой Cu или комбинацию Cu и Pb;

М′′ представляет собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn или их любую комбинацию;

М′′′ представляет собой В, Ga, In или их любую комбинацию;

М′′′′ представляет собой Si, Ge, Ti, Zr, Hf или их любую комбинацию;

М′′′′′ представляет собой Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb, Lu или их любую комбинацию;

0<а≤1;

0≤b≤2;

0<с≤8;

0≤d≤1;

0≤е≤1;

0<f≤2;

1≤х≤2; и

1≤y≤5.

a ( M ' O ) ⋅ b ( M ' ' O ) ⋅ c ( M ' ' ' X ) ⋅ d ( M ' ' ' 2 O ) ⋅ e ( M ' ' ' ' 2 O 3 ) ⋅ f ( M ' ' ' ' ' o O p ) ⋅ g ( S i O 2 ) ⋅ h ( M ' ' ' ' ' ' x O y ) ,      (4)

в которой М′ представляет собой Cu или комбинацию Cu и Pb;

М′′ представляет собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn или их любую комбинацию;

М′′′ представляет собой Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag или их любую комбинацию;

М′′′′ представляет собой Al, Ga, In или их любую комбинацию;

М′′′′′ представляет собой Ge, V, Nb, Та, W, Mo, Zr, Hf или их любую комбинацию;

М′′′′′′ представляет собой Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu или их любую комбинацию,

X представляет собой F, Cl, Br, I или их любую комбинацию;

0<а≤2;

0<b≤8;

0≤с≤4;

0≤d≤2;

0≤е≤2;

0≤f≤2;

0<g≤10;

0<h≤5;

1≤о≤2;

1≤р≤5;

1≤х≤2; и

1≤y≤5.

a ( M ' O ) ⋅ b ( M ' ' 2 O ) ⋅ c ( M ' ' X ) ⋅ d ( S b 2 O 5 ) ⋅ e ( M ' ' ' O ) ⋅ f ( M ' ' ' ' x O y ) ,      (5)

в которой М′ представляет собой Cu или комбинацию Cu и Pb;

М′′ представляет собой Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag или их любую комбинацию;

М′′′ представляет собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn или их любую комбинацию;

М′′′′ представляет собой Bi, Sn, Sc, Y, La, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Gd или их любую комбинацию,

X представляет собой F, Cl, Br, I или их любую комбинацию;

0<а≤2;

0≤b≤2;

0≤с≤4;

0<d≤8;

0≤е≤8;

0<f≤2;

1≤х≤2; и

1≤y≤5.

a ( M ' O ) ⋅ b ( M ' ' 2 O ) ⋅ c ( M ' ' X ) ⋅ d ( G e O 2 ) ⋅ e ( M ' ' ' O ) ⋅ f ( M ' ' ' ' 2 O 3 ) ⋅ g ( M ' ' ' ' ' o O p ) ⋅ h ( M ' ' ' ' ' ' x O y ) ,      (6)

в которой М′ представляет собой Cu или комбинацию Cu и Pb;

М′′ представляет собой Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag или их любую комбинацию;

М′′′ представляет собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd или их любую комбинацию;

М′′′′ представляет собой Sc, Y, В, Al, La, Ga, In или их любую комбинацию;

М′′′′′ представляет собой Si, Ti, Zr, Mn, V, Nb, Та, W, Mo или их любую комбинацию;

М′′′′′′ представляет собой Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy или их любую комбинацию,

Х представляет собой F, Cl, Br, I или их любую комбинацию;

0<а≤2;

0≤b≤2;

0≤с≤10;

0<d≤10;

0≤е≤14;

0≤f≤l4;

0≤g≤10;

0<h≤2;

1≤o≤2;

1≤p≤5;

1≤х≤2; и

1≤y≤5.

a ( M ' O ) ⋅ b ( M ' ' 2 O ) ⋅ c ( M ' ' X ) ⋅ d ( P 2 O 5 ) ⋅ e ( M ' ' ' O ) ⋅ f ( M ' ' ' ' 2 O 3 ) ⋅ g ( M ' ' ' ' ' O 2 ) ⋅ h ( M ' ' ' ' ' ' x O y ) ,      (7)

в которой М′ представляет собой Cu или комбинациею Cu и Pb;

М′′ представляет собой Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag или их любую комбинацию;

М′′′ представляет собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn или их любую комбинацию;

М′′′′ представляет собой Sc, Y, В, Al, La, Ga, In или их любую комбинацию;

М′′′′′ представляет собой Si, Ge, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, W, Mo или их любую комбинацию;

М′′′′′′ представляет собой Bi, Sn, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy, Ce, Tb или их любую комбинацию,

X представляет собой F, Cl, Br, I или их любую комбинацию;

0<а≤2;

0≤b≤12;

0≤с≤16;

0<d≤3;

0≤e≤5;

0≤f≤3;

0≤g≤2;

0<h≤2;

Приготовление люминесцентных материалов, легированных медью или свинцом, представляет собой основную реакцию в твердой фазе. Можно использовать чистые исходные материалы без каких-либо примесей, например железа. Любые исходные материалы, которые можно преобразовать в окислы через обработку нагревом, можно использовать для формирования люминофоров с доминирующим кислородом.

Примеры приготовления

Приготовление люминесцентного материала, имеющего формулу:

Cu_0,02Sr_3,98Al₁₄O₂₅:Eu….

Исходные материалы: CuO, SrCO₃, Al(ОН)₃, Eu₂O₃ и/или любая их комбинация.

Исходные материалы в форме оксидов, гидроокислов и/или карбонатов могут быть смешаны в стехиометрических пропорциях вместе с небольшим количеством флюса, например Н₃ВО₃. Смесь может быть отожжена в тигле из глинозема на первом этапе при температуре приблизительно 1200°С приблизительно в течение одного часа. После перемалывания предварительно обожженных материалов выполняют второй этап обжига при температуре приблизительно 1450°С в разреженной атмосфере в течение приблизительно 4 часов. После этого материал может быть перемолот, промыт, высушен и просеян. Полученный в результате люминесцентный материал может иметь максимум эмиссии на длине волны приблизительно 494 нм.

Таблица 1
Eu2+-активированный алюминат, легированный медью, по сравнению с Eu2+-активированным алюминатом без меди при длине волны возбуждения приблизительно 400 нм
	Соединение, легированное медью	Соединение без меди
Cu0,02Sr3,98Al14O25:Eu	Sr4Al14O25:Eu
Плотность светового потока (%)	103,1	100
Длина волны (нм)	494	493

Приготовление люминесцентного материала, имеющего формулу:

Pb_0,05Sr_3,95Al₁₄O₂₅:Eu…

Исходные материалы: PbO, SrCO₃, Al₂O₃, Eu₂O₃ и/или любая их комбинация.

Исходные материалы в форме очень чистых оксидов, карбонатов и других компонентов, которые могут разлагаться под действием тепла на оксиды, могут быть смешаны в стехиометрической пропорции вместе с малыми количествами флюса, например Н₃ВО₃. Смесь может быть отожжена в тигле из глинозема при температуре приблизительно 1200°С в течение приблизительно одного часа на воздухе. После перемалывания предварительно обожженных материалов выполняют второй этап отжига при приблизительно 1450°С на воздухе в течение приблизительно 2 часов и дополнительно в разреженной атмосфере в течение приблизительно 2 часов. Затем материал может быть перемолот, промыт, высушен и просеян. Полученный в результате люминесцентный материала может иметь максимум эмиссии на длине волны приблизительно от 494,5 нм.

Таблица 2
Eu2+-активированный алюминат, легированным свинцом, по сравнению с Eu2+-активированным алюминатом без свинца при длине волны возбуждения приблизительно 400 нм
	Соединение, легированное свинцом	Соединение без свинца
Pb0,05Sr3,95Al14O25:Eu	Sr4Al14O25:Eu
Плотность светового потока (%)	101,4	100
Длина волны (нм)	494,5	493

Таблица 3
Оптические свойства некоторых алюминатов, легированных медью и/или свинцом, возбуждаемых ультрафиолетовым светом с большой длиной волны и/или видимым светом, и их плотность светового потока в % при длине волны возбуждения 400 нм
Состав	Возможный диапазон возбуждения (нм)	Плотность светового потока при возбуждении на длине волны 400 нм по сравнению с соединениями, не легированными медью/свинцом (%)	Длина волны пика материалов, легированных свинцом/медью (нм)	Длина волны пика материалов без свинца/меди (нм)
Cu0,5Sr3,5Al14O25:Eu	360-430	101,2	495	493
Cu0,02Sr3,98Al14O25:Eu	360-430	103,1	494	493
Pb0,05Sr3,95Al14O25:Eu	360-430	101,4	494,5	493
Cu0,01Sr3,99Al13,995Si0,005O25:Eu	360-430	103	494	492
Cu0,01Sr3,395Ba0,595Al14O25:Eu, Dy	360-430	100,8	494	493
Pb0,05Sr3,95Al13,95Ga0,05O25:Eu	360-430	101,5	494	494

Пример 2

Люминесцентные материалы для возбуждения их ультрафиолетовым светом или видимым светом содержат алюминаты, легированные свинцом и/или медью в соответствии со следующей формулой:

a(M′O)·b(M′′O)·c(Al₂O₃)·d(M′′′₂O₃)·e(M′′′′O₂)·f(M′′′′′_xO_y),

в которой М′ может представлять собой Pb, Cu и/или любую их комбинацию; М′′ может представлять собой Be, Mg, Са, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn и/или любую их комбинацию; М′′′ может представлять собой В, Ga, В и/или любую их комбинацию; М′′′′ может представлять собой Si, Ge, Ti, Zr, Hf и/или любую их комбинацию; М′′′′′ может представлять собой Bi, Sn, Sb, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и/или любую их комбинацию; 0<а≤1; 0≤b≤2; 0<c≤8; 0≤d≤1; 0≤e≤1; 0<f≤2; 1≤х≤2 и 1≤y≤5.

Значения пика и плотности по Примеру 2 представлены в Таблице 7, которая приведена ниже.

Пример приготовления

Приготовление люминесцентного материала, имеющего формулу:

Cu_0,05Sr_0,95Al_1,9997Si_0,0003O₄:Eu….

Исходные материалы: CuO, SrCO₃, Al₂O₃, SiO₂, Eu₂O₃ и/или любая их комбинация.

Исходные материалы в форме, например, чистых оксидов и/или карбонатов могут быть смешаны в стехиометрических пропорциях вместе с малым количеством флюса, например AlF₃. Смесь может быть отожжена в тигле из глинозема при температуре приблизительно 1250°С в разреженной атмосфере в течение приблизительно 3 часов. После этого материал может быть перемолот, промыт, высушен и просеян. Полученный в результате люминесцентный материал может иметь максимум эмиссии на длине волны приблизительно 521,5 нм.

Таблица 4
Eu2+-активированный алюминат, легированным медью, по сравнению с Eu2+-активированными алюминатом без меди при длине волны возбуждения приблизительно 400 нм
	Соединение, легированное медью	Соединение без меди
Cu0,05Sr0,95Al1,9997Si0,0003O4:Eu	SrAl2O4:Eu
Плотность светового потока (%)	106	100
Длина волны (нм)	521,5	519

Приготовление люминесцентного материала, имеющего формулу:

Cu_0,12BaMg_1,88Al₁₆O₂₇:Eu…

Исходные материалы: CuO, MgO, ВаСО₃, Al(ОН)₃ Eu₂O₃ и/или любая их комбинация.

Исходные материалы в форме, например, чистых оксидов, гидроокислов и/или карбонатов могут быть смешаны в стехиометрической пропорции с малым количеством флюса, например AlF₃. Смесь может быть отожжена в тигле из глинозема при температуре приблизительно 1420°С в разреженной атмосфере в течение приблизительно 2 часов. После этого материал может быть перемолот, промыт, высушен и просеян. Полученный в результате люминесцентный материал может иметь максимум эмиссии на длине волны приблизительно 452 нм.

Таблица 5
Eu2+-активированный алюминат, легированный медью, по сравнению с Eu2+-активированным алюминатом, не легированным медью, при длине волны возбуждения 400 нм
	Соединение, легированное медью	Соединение без меди
Cu0,12BaMg1,88Al16O27:Eu	BaMg2Al16O27:Eu
Плотность светового потока (%)	101	100
Длина волны (нм)	452	450

Приготовление люминесцентного материала, имеющего формулу:

Pb_0,1Sr_0,9Al₂O₄:Eu….

Исходные материалы: PbO, SrCO₃, Al(ОН)₃, Eu₂O₃ и/или любая их комбинация.

Исходные материалы в форме, например, чистых оксидов, гидроокислов и/или карбонатов могут быть смешаны в стехиометрической пропорции с малым количеством флюса, например Н₃ВО₃. Смесь может быть отожжена в тигле из глинозема при температуре приблизительно 1000°С в течение приблизительно 2 часов на воздухе. После перемола предварительно обожженных материалов выполняют второй этап отжига при температуре приблизительно 1420°С на воздухе в течение приблизительно 1 часа и в разреженной атмосфере в течение приблизительно 2 часов. После этого материал может быть перемолот, промыт, высушен и просеян. Полученный в результате люминесцентный материал может иметь максимум эмиссии на длине волны приблизительно 521 нм.

Таблица 6
Eu2+-активированный алюминат, легированный свинцом, по сравнению с Eu2+-активированным алюминатом без свинца при длине волны возбуждения приблизительно 400 нм
	Соединение, легированное свинцом	Соединение без свинца
Pb0,1Sr0,9Al2O4:Eu	SrAl2O4:Eu
Плотность светового потока (%)	102	100
Длина волны (нм)	521	519

Результаты, полученные для алюминатов, легированных медью и/или свинцом, показаны в таблице 7.

Таблица 7
Оптические свойства некоторых алюминатов, легированных медью и/или свинцом, возбуждаемых ультрафиолетовым светом с большой длиной волны и/или видимым светом, и их плотность светового потока в % при длине волны возбуждения 400 нм
Соединение	Возможный диапазон возбуждения (нм)	Плотность светового потока при возбуждении на длине волны 400 нм, по сравнению с соединениями не легированными медью/свинцом (%)	Длина волны пика материалов, легированных свинцом/медью (нм)	Длина волны пика материалов без свинца/меди (нм)
Cu0,05Sr0,95Al1,9997Si0,0003O4:Eu	360-440	106	521,5	519
Cu0,2Mg0,7995Li0,0005Al1,9Ga0,1O4:Eu, Dy	360-440	101,2	482	480
Pb0,1Sr0,9Al2O4:Eu	360-440	102	521	519
Cu0,05BaMg1,95Al16O27:Eu, Mn	360-400	100,5	451,515	450,515
Cu0,12BaMg1,88Al16O27:Eu	360-400	101	452	450
Cu0,01BaMg0,99Al10O17:Eu	360-400	102,5	451	449
Pb0,1BaMg0,9Al9,5Ga0,5O17:Eu, Dy	360-400	100,8	448	450
Pb0,08Sr0,902Al2O4:Eu, Dy	360-440	102,4	521	519
Pb0,2Sr0,8Al2O4:Mn	360-440	100,8	658	655
Cu0,06Sr0,94Al2O4:Eu	360-440	102,3	521	519
Cu0,05Ba0,94Pb0,06Mg0,95Al10O17:Eu	360-440	100,4	451	449
Pb0,3Ba0,7Cu0,1Mg1,9Al16O27:Eu	360-400	100,8	452	450
Pb0,3Ba0,7Cu0,1Mg1,9Al16O27:Eu, Mn	360-400	100,4	452,515	450,515

Пример 3

Люминесцентные материалы, возбуждаемые ультрафиолетовым светом или видимым светом, содержат силикаты, легированные свинцом и/или медью в соответствии со следующей формулой:

a(M′O)·b(M′′O)·c(M′′′X)·d(M′′′₂O)·e(M′′′′₂O₃)·f(M′′′′′_oO_p)·g(SiO₂)·h(M′′′′′′_xO_y)…

в которой М′ может представлять собой Pb, Cu и/или любую их комбинацию; М′′ может представлять собой Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Mn и/или любую их комбинацию; М′′′ может представлять собой Li, Na, K, Rb, Cs, Au, Ag и/или любую их комбинацию; М′′′′ может представлять собой Al, Ga, В и/или любу