[發(fā)明專利]Mg-α-SiAlON為主體晶格的熒光材料制造方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2011-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102321473A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘賢龍;張豐勝;陳煥煜;黃姝綺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鐘賢龍
• 主分類號(hào): C09K11/64
• 分類號(hào): C09K11/64
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明系一種Mg-α-SiAlON為主體晶格的熒光材料的制造方法，特別系關(guān)于一種制造過(guò)程簡(jiǎn)單、不耗時(shí)的Mg-α-SiAlON為主體晶格的熒光材料的制造方法。

背景技術(shù)

隨著科技蓬勃地發(fā)展，科技除了帶給人類生活上的便利外，也帶給了人類于過(guò)度開(kāi)發(fā)以及濫用資源后的省思。是以，政府單位以及環(huán)保團(tuán)體均大力地提倡節(jié)省能源以及環(huán)境保護(hù)等相關(guān)議題及政策，研發(fā)人員也開(kāi)始針對(duì)此等議題及政策進(jìn)行相關(guān)的研究與開(kāi)發(fā)。

發(fā)光二極管是一種固體型態(tài)的半導(dǎo)體組件，系利用內(nèi)部的電子與電洞相互配合，使得能量以光的形式釋放。發(fā)光二極管的發(fā)光模式屬于冷光發(fā)光，具有體積小、產(chǎn)熱低、反應(yīng)速度快、發(fā)光壽命長(zhǎng)、耗電量低、耐震蕩、可平面封裝以及易開(kāi)發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等特性；此外，發(fā)光二極管更具有零汞、零污染且零件可再回收利用等優(yōu)勢(shì)。在現(xiàn)今環(huán)保意識(shí)以及節(jié)能省碳觀念抬頭的社會(huì)中，發(fā)光二極管逐漸取代了傳統(tǒng)的白熾燈，成為最普及的照明組件。

發(fā)光二極管發(fā)出白色光的方式，主要有二種，其原理及介紹分述如下：（1）混合產(chǎn)生紅色光、綠色光以及藍(lán)色光的發(fā)光二極管，藉由該紅、綠、藍(lán)三色光的混合，以產(chǎn)生白色光；（2）利用一發(fā)光二極管產(chǎn)生的單色光去激發(fā)一熒光材料，使得該熒光材料發(fā)出一與該發(fā)光二極管產(chǎn)生的單色光互補(bǔ)的互補(bǔ)光，藉由該發(fā)光二極管產(chǎn)生的單色光與該互補(bǔ)光產(chǎn)生互補(bǔ)效果，以形成白色光。

雖然，采用前者的方式產(chǎn)生的白色光演色性較佳，但其制造過(guò)程所耗費(fèi)的成本高、發(fā)光二極管壽命不易維持，且利用前者所述的方式須經(jīng)由仔細(xì)挑選具備可產(chǎn)生適當(dāng)波長(zhǎng)的紅色光、藍(lán)色光以及綠色光的發(fā)光二極管，以進(jìn)行混合，才能組合成適當(dāng)?shù)陌咨狻４送猓捎们罢叩姆绞降牧硪蝗秉c(diǎn)在于：產(chǎn)生紅色光、藍(lán)色光以及綠色光的發(fā)光二極管各自具備不同的光衰程度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，易產(chǎn)生偏光現(xiàn)象。因此，在演色性要求不甚嚴(yán)苛的情況下（如：日常生活的照明），目前仍多采用后者的方式，來(lái)產(chǎn)生白色光。

目前，習(xí)用的熒光材料有氧化物熒光材料、硫化物熒光材料、氮化物熒光材料以及氮氧化物熒光材料。其中，氧化物熒光材料以及硫化物熒光材料相關(guān)的專利已趨近于飽和，且其專利技術(shù)已被國(guó)際大廠（如：日亞、歐司朗）壟斷。而且，市面上常見(jiàn)的氧化物熒光材料，如：Y3Al5O12：Ce3+（YAG：Ce3+)、Tb3Al3O12：Ce3+（TAG：Ce3+），依然存在著發(fā)光效率不足、缺乏紅色光以及演色性不佳等缺點(diǎn)。然而，硫化物熒光材料則具有毒性，且其化學(xué)反應(yīng)性及熱穩(wěn)定性差。相較之下，氮化物熒光材料以及氮氧化物熒光材料具有無(wú)毒性、化學(xué)反應(yīng)性佳、熱穩(wěn)定性佳、高能源效率、高發(fā)光強(qiáng)度以及化學(xué)組成與光的波長(zhǎng)具可調(diào)變性等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前被視為最具應(yīng)用潛力的熒光材料。

但是，目前氮化物熒光材料以及氮氧化物熒光材料的制造過(guò)程需在嚴(yán)苛的條件下進(jìn)行，使得生產(chǎn)不易、產(chǎn)量小、成本高。再者，由于其制造過(guò)程需在嚴(yán)苛的條件下進(jìn)行，相對(duì)地提高了制造過(guò)程的危險(xiǎn)性；為了降低危險(xiǎn)性，制造過(guò)程所搭配的設(shè)備需能承受該嚴(yán)苛的條件，導(dǎo)致氮化物熒光材料以及氮氧化物熒光材料市面上的銷售價(jià)格居高不下，降低了消費(fèi)者購(gòu)買氮化物熒光材料以及氮氧化物熒光材料的相關(guān)燈具的意愿。因此，造成氮化物熒光材料以及氮氧化物熒光材料的發(fā)展前景受到局限。

以下茲針對(duì)目前常見(jiàn)的氮化物熒光材料以及氮氧化物熒光材料的合成方法做一詳細(xì)說(shuō)明：

1、固態(tài)反應(yīng)法（Solid?state?method）：系將反應(yīng)物置于約1300-1500℃的高溫、約0.1-1.0Mpa的高壓下數(shù)小時(shí)，進(jìn)行反應(yīng)。由于此法需在高溫、高壓下反應(yīng)數(shù)小時(shí)，為了安全性，此法搭配的設(shè)備需能長(zhǎng)時(shí)間地耐受高溫以及高壓，因此提高了該設(shè)備的造價(jià)；再者，其生成的熒光材料易產(chǎn)生大量的聚集或燒結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致該熒光材料的粒徑較大，此法后續(xù)需另搭配一研磨動(dòng)作，以細(xì)致化該熒光材料的粒徑；但是，該研磨動(dòng)作將會(huì)使得該熒光材料產(chǎn)生晶體上的缺陷，降低了發(fā)光效率，而且該研磨步驟也無(wú)法有效地均一化該熒光材料的粒徑。

2、氣壓燒結(jié)法（Gas-pressing?sintering）：與固態(tài)反應(yīng)法相當(dāng)類似，同樣系將反應(yīng)物置于高溫、高壓下數(shù)小時(shí)。但不同之處在于：此法反應(yīng)溫度高達(dá)1700-2200℃、反應(yīng)氣壓高達(dá)1-10MPa，透過(guò)高氣壓提升上述反應(yīng)物的反應(yīng)速度。但是，此法所需的溫度和氣壓相當(dāng)高，造成其搭配的設(shè)備造價(jià)不斐，而且此法反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，若用于大量生產(chǎn)時(shí)，易有安全上的疑慮。