TWI390766B - Blue - green light emitting semiconductors and their fluorescent powder - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種半導體微電子學和光技術有關，所論及之螢光粉應用於藍-綠色發光半導體的生產中。這種用於藍-綠色發光半導體之螢光粉可將波長為λ=375~405nm之紫外線光轉換輻射成波長為λ=505~515nm，其斯托克斯位移為135~105nm，色座標位於0.15<x≦0.22，0.55<y≦0.60的範圍，光譜曲線半波寬為△λ≦60nm，發光餘暉持續時間小於100ns。
發光半導體，尤其是發光二極體(下稱發光二極體)組成了現代建築和景觀照明技術的基礎，並在城市照明、建築紀念碑和自然保護區的發光設計得以應用。光技術中所產生的工業應用，被稱為“綠光”研究方向，它與創造這種高效的，安全的和廉價的發光裝置有關。遺憾的是，大多數這種類型裝置通常為白熾或氣體放電光源，它們具有一些實質性的缺陷，包括發光效率以及耐久性低<10000小時。
從日本工程師中村修一(請參照S.Nakamuura所發表之Blue laser.Springer Verl.Berlin 1997)奠基性著作發表以來，創造強光半導體器件基礎上的光源以及創造新型源於In-Ga-N氮化物具有大量奈米級量子井架構異質結(junction，亦稱接面)已有十多年歷史，其實質性地提升了半導體電致發光的效率。實際上，在當代所引用的相關的幾十流明，特別是幾百流明，主要是指白色發光二極體，這些發光二極體為二元組成器件，也就是說包括異質結和發光轉換層。對於綠色、綠-黃色、特別是藍－綠色器件，對於單位器件光通量值很少超過F＝11m，而且它們的效率不高於η＝30－451m/W(對於綠色)，對於藍綠輻射器小於η＝20 1m/w。In－Ga－N異質結基礎上藍－綠發光器件效率低的物理原因，與必要注入式電流值很高以及綠色異質結的外部輻射輸出低(不大於40%)有關。
30年前，最初的GaN氮化物異質結基礎上的二元組成發光二極體已被蘇俄工程師論述，他們提出這種異質結基礎上的裝置(請參照V.bramov所著之「具有多種元素的光源」，創造者出版社蘇俄N635813 9.12.1977)被源於斯托克斯無機螢光粉的轉換層覆蓋(轉換層源於用於發光二極體的反斯托克斯螢光粉，並在那個時代為人所熟知(請參照Perg所著之「發光二極體時代」，世界出版社，莫斯科1972))。這個保護性法律文件作為本發明之參照對象加以採用。根據這個參照對象，所使用的各種類型無機斯托克斯斯螢光粉，被第一級GaN異質結輻射激發。關於這個情況應當將異質結發射光譜與無機螢光粉激發光譜比較，通常保證向長波區域輻射的斯托克斯位移值為△＝100~150nm。
在上述V.Bramov所著之「具有多種元素的光源」中提出的具有斯托克斯螢光粉的二元組成發光二極體已適宜於產生任何光譜組成輻射。然而已知參照對象仍具有實質性的缺陷：第一、作為第一級輻射源氮化鎵效率低；第二、二十世紀中期發光基礎主要基於Ⅱ B Ⅵ A(ZnS－CdS－體系)化合物的半導體螢光粉以及Zn2
SiO4
或Ba2
SiO4
等特殊材料，也就是說受到多方面限制。
歷經20年的發展，在上述本發明之參照對象之後，已創造出二元組成白色發光二極體(請參照S.Schimizu所有之美國專利US6,614,179號專利)，發光二極體中In－Ga－N短波輻射異質結在450~475 nm的區域發射，並激發第二級具有黃色輻射的(Y,Gd,Ce)3
Al5
O12
組成的無機螢光粉並產生發光。保持第一級異質結藍色的發光不飽和部分的同時，與螢光粉黃色輻射混合，成功獲得了各種色調的白光輻射(冷色，日光，暖色等)。
創造二元發光組成的發光二極體以及獲得二元發光組成的綠色發光二極體的思想，首次在V.Bramov所著之「具有多種元素的光源」中論述並隨後再次在S.Schimizu所有之美國專利US6,614,179號中多次被作者採用(請參照A.Srivastava所提出之美國專利第2005－242327申請案)。根據這些文件，提出在In－Ga－N短波輻射異質結基礎上製作綠色光源，並向異質結提供專業發光轉換層，這種轉換層為聚合膜層形式，位於異質結輻射表面和端面的光學接點上，薄膜中填充細散無機螢光粉粉末。作為本發明之發明人最近所提出的專利申請，使用具有化學式MeO×Me2
O3
或2MeO×MeO2
的化合物，被稀土元素離子Eu＋2
激活，這種離子保證螢光粉綠色輻射並適合於發光二極體。與上述已知所提出專利－原型優點一樣，這種已知架構及其製作工藝具有簡易性。
然而，上述原型具有實質性的缺陷並得不到廣泛的應用。這些缺陷可能的原因在於：其所提出SrAl2
O4
：Eu或Ba2
SiO4
：Eu組成基礎上的無機螢光粉效率低，此外必須指出，這些材料製備工藝的具有不完善性，因而早先在發光二極體生產中沒有使用，誠屬美中不足之處。
為解決上述習知技術之缺點，本發明之主要目的係提供一種藍－綠色發光二極體，其具高亮度及高飽和色度。
為解決上述習知技術之缺點，本發明之另一目的係提供一種藍－綠色發光二極體，其可提升其光學參數，與In－Ga－N半導體架構相比，具有高光強度，高發光效率和高光通量。
為解決上述習知技術之缺點，本發明之另一目的係提供一種藍－綠色發光二極體，其可創造具有高耐久性的藍－綠色發光二極體。
為解決上述習知技術之缺點，本發明之另一目的係提供一種用於藍－綠色發光二極體之螢光粉，其可創造高效，高亮度和熱穩定的藍－綠色發光無機螢光粉。
為達上述之目的，本發明提供一種藍－綠色發光二極體，其具有一In－Ga－N半導體異質結，且該In－Ga－N半導體異質結被熱固性聚合物及具有長波斯托克斯輻射位移的無機螢光粉所組成之轉換層所覆蓋，其特徵在於：該In－Ga－N半導體異質結在近紫外線光譜區發射一第一波長之光，經該轉換層發射強烈的轉換輻射成一第二波長之光。
為達上述之目的，本發明提供一種用於藍－綠色發光二極體之螢光粉，其使用Eu＋2
、Ce＋3
、Pr＋3
為激活元素，這時該螢光粉之基質為鋇的正矽酸鹽，補充源於Lu＋3
及Li＋1
之離子，形成化學計量公式：Ba2－x－y－z
(Σ TR)x
Liy
Lnz
SiO4
，其中該化學計量公式，0.01≦x≦0.08，0.001≦y≦0.005，0.001≦z≦0.01，Ln＝Y和/或Gd和/或Lu和/或La。
首先，本發明之目的在於消除上述螢光粉及藍-綠色發光二極體的缺點。本發明之用於藍-綠色發光二極體，其具有一In-Ga-N半導體異質結，且該In-Ga-N半導體異質結被熱固性聚合物及具有長波斯托克斯輻射位移的無機螢光粉所組成之轉換層所覆蓋，其特徵在於：該In-Ga-N半導體異質結在近紫外線光譜區發射一第一波長之光，經該轉換層發射強烈的轉換輻射成一第二波長之光。
其中，該第一波長之光波長為λ=375~405nm。
其中，該第二波長之光波長為λ=505~515nm，其斯托克斯位移為135~105nm，色座標位於0.15<x≦0.22，0.55<y≦0.60的範圍，光譜曲線半波寬為△λ≦60nm，發光餘暉持續時間小於100ns。
其中，該該螢光粉為無機螢光粉，且其使用Eu+2
、Ce+3
、Pr+3
為激活元素，這時該螢光粉之基質為鋇的正矽酸鹽，補充源於Lu+3
及Li+1
之離子，形成化學計量公式：Ba2-x-y-z
(Σ TR)x
Liy
Inz
SiO4
。
其中，該化學計量公式之指數為0.01≦x≦0.08，0.001≦y≦0.005，0.001≦z≦0.01，Ln=Y和/或Gd和/或Lu和/或La，Σ TR=Ce+3
+Pr+3
+Eu+2
。
其中，該螢光粉之基質激活元素濃度為：0.5≦Eu+2
/Σ TR≦0.75；0.25<Ce+3
/Σ TR≦0.45；以及0.001<Pr+3
/Σ TR≦0.005。
其中，該無機螢光粉粉末具有綠色反射光譜並具有立方結晶架構，平均尺寸為dcp
=4.0~6.0μm，d10
≦0.8μm及d90
≦8μm。
其中，該螢光粉粉末表面覆蓋δ=50nm的奈米級Ba3
(PO4
)2
薄膜。
以下將闡釋本發明所提出專利解決方案的物理-化學基礎。為了進行藍-綠色一元組成發光二極體及二元組成發光二極體比較，全部必要數據在表1中提供。
從表1數據中可以得出結論：二元組成發光二極體的輻射色座標正好位於這些藍綠色區域，在In-Ga-N發光二極體中注入式電致發光具有很窄的發射光譜△λ0.5
=30~32nm，這時二元組成發光二極體整體輻射具有大的雙倍光譜半波寬△λ0.5
≦62nm。一元組成發光二極體餘暉持續時間很短，激發中止後它們的輻射在10~20ns時間也“熄滅”。這個參數在二元組成發光二極體中由螢光粉參數確定，為τy
≦100nm。
源於一元發光二極體異質結的輻射效率不超過40%，這是因為材料具有很高的折射率n≒2.8。對於二元組成發光二極體外部輻射效率更高，螢光粉具有更小折射率n≒1.70。這些外部輻射效率值確定了這種參數值，譬如光強度J(cd)。在一元淡綠色發光二極體中，半值角為2 θ＝60°，這個參數值為J＝1cd，這時在二元組成發光二極體中發光強度值實質性增大，並可以超過J≧10cd。
外部輻射效率確定了發光二極體光通量值。對於標準藍綠色發光二極體光通量很小，發光二極體工作電流I＝30 mA，通常為0.5lm。二元組成發光二極體的光通量值實質性高於有效光通量，在發光二極體中正如所指出的，為F＝2~8lm。發光二極體高工作功率為W＝0.05~0.2瓦，這個光通量值能夠達到。
上述實質性優點在本發明所提出氮化物異質結基礎上藍－綠色發光二極體中充分體現，其特徵在於：該異質結全部輻射棱面和端面覆蓋濃度均勻的聚合膜層，按質量算含有12~30%的無機螢光粉粉末，並形成光譜轉換層，充分吸收異質結第一級短波輻射並向更大波長的藍－綠色發光方向進行斯托克位移△≦150 nm。
在“Sensung”公司出產的專業裝置上，確定根據本發明所製作的發光二極體的相關光技術參數。所製作發光二極體系列的參數在表2中引用。
其中，器件色座標分佈為：x1
=0.2000、y1
=0.5900；x2
=0.2100、y2
=0.6150；x3
=0.24、y3
=0.625；x4
=0.255、y4
=0.635。表2提供了從單位藍-綠色異質結的粉末光通量值，激發功率為W=0.21瓦時，為12 lm或更多，對於藍-綠色輻射波段，這是很高的光通量值，因為在大部分的發光二極體廠商產品目錄的數據上，並無法找到這樣高的值。光通量值還指出本發明所提出發光二極體的特點，即它們具有高發光效率值。當激發功率W=0.21瓦，本發明所提出之發光二極體變化類型的發光效率大於η>65 lm/w，而源於In-Ga-N一元組成綠色發光二極體不具有這樣高的發光效率值(請參照www.nichia.com 10.07.2007)。上述優點在本發明所提出之藍-綠色發光二極體中實現，其特徵在於：當半值角2 θ=60°，電流J=30 mA，輻射光強度為20≦1≦40cd，器件輻射總光通量為F≧6lm，當裝置功率W=0.1~0.25瓦發光效率超過值η>65lm/W。
上面所詳盡分析的本發明所提出之藍-綠色發光二極體性質包括，它的光譜-光學特性主要取決於所組成的無機螢光粉收集器的性質：發光顏色和輻射峰值波長λmax
，1931年國際照明委員會系統輻射色坐標x、y，光譜最大值半波寬λ0.5
及輻射主波長λ主
，以及輻射餘暉持續時間(τe
)。實踐中為了排除主要的第一級輻射體的缺
陷，必須完成一些非常重要的光學條件：1、比較第二種轉換輻射體-螢光粉的激發光譜最大值以及In-Ga-N化合物半導體異質結發射光譜最大值；以及2.增大光譜轉換層的光學濃度，分析外部第一級輻射位於光學接點和異質結的可能極值。
以下將詳細論述這些本發明所提出發光二極體架構的重要光學要求和它所形成的光學轉換層光譜特性，其轉換層係由聚合粘合劑和無機螢光粉組成。第一、必須進行In-Ga-N異質結發射光譜和所使用螢光粉激發光譜的協調。對於各種等級的輻射材料這些結果在著作(請參照「用於白色發光二極體各種類型螢光粉的比較特性」，關於鎵，銦，鋁氮化物的第V次國際會議，31.01.2007，莫斯科，莫斯科大學，第59-61頁)中已詳細描述。矽酸鹽螢光粉發光激發光譜具有通常兩個光譜最大值：一個是分佈在近紫外線區域的短波λ=375~405nm，這時第二種正好位於藍光區域和位於λ=440~475nm波長的波段。短波分佈與螢光粉晶格內部構造有關，而在習知專利中所經常使用的Ba2
SiO4
基礎上的螢光粉，它的晶格中具有複雜的SiO4
”骨架“，並在主要陽離子Ba+2
周遭配位，同時形成非常強的化學鍵Ba-O-Si，這種化合物空間組形成立方晶格，對於Ba+2
配位數為K和B。因而Ba原子的2個6S2
電子實際上經過Ba-O鍵並直接躍遷至O-2
2p軌道上，這種化學鍵能量正好為E=3~3.5ev，並由第一個光譜最大值所確定。
矽酸鹽螢光粉第二個最大值與激活劑能帶有關，並取決於氧-矽酸鹽周遭激活劑Eu+2
能級的降低，對於銪離子特點為具有兩個氧化度：Eu+2
及Eu+3
。第一種特點為外
部電子6S2
，對於氧離子內部離子躍遷至4f6
；第二種氧化度的Eu+2
在4f6
內部軌道形成穩定的4f7
狀態，所填充的一半電子位於f-軌道狀態。從電子角度這個構成足夠穩定，通常它的出現與銪離子以及大量的電子-過剩的S-2
、Ce-1
、Br-1
、O-2
類型離子有關。對於離子-施主，4f7
電子構造形成不充分的部分躍遷，結果是產生了所謂的“電荷不平衡能帶”表示為Eu-2
←O-2
或Eu-2
←S-2
。關於這種能帶暫時性損壞，即形成單體離子Eu+2
必須消耗一定的能量，對於Eu+2
通常為E=2.8~3.2ev。因而在矽酸鋇基礎上的螢光粉中輻射激發第二個最大值直接取決於能量結合過程或兩個原子Eu-2
←O-2
組合的分開，這個最大值位於λ=440~460nm藍色輻射分波段。不倚賴於矽酸鹽螢光粉的合成條件，這些最大值的強度比例可以變化。這樣，在條件中表徵第二個激發最大值的氧的還原性，高於第一種(短波)，而當螢光粉製備時，在碳氧化-還原介質CO/CO2
中長波激發強度降低，這時螢光粉被紫外線光激發。
吾人注意到本發明所提出之發光二極體中使用In-Ga-N系統基礎上具有兩種主要光譜的異質結的可能性，為紫外線波段和藍色波段輻射，同時發光二極體中兩種不同異質結光譜激發化學組成相同的螢光粉。
根據螢光粉化學組成，在綠色發光二極體中使用的螢光粉包括以下類型，含氧矽酸鹽，如Me2
SiO4
TR+2
，含釓矽酸鹽，如SrGa2
S4
：TR+2
。通常作為主要激活劑，在這些材料中使用具有氧化度+2的Eu+2
。本發明所提出之螢光粉類型主要特點已在上述著作(請參照「用於白色發光二極體各種類型螢光粉的比較特性」，關於鎵，銦，鋁氮化物的第V次國際會議。31.01.2007，莫斯科，莫斯科大學，第59－61頁)中深入研究。儘管在所研製的發光二極體中這些類型的螢光粉應用很廣泛，然而它們仍具有一些實質性的缺陷。這些螢光粉成分非常複雜，並且合成中要求使用昂貴的Ga2
O3
。具有Me2
SiO4
TR＋2
公式的矽酸鹽螢光粉的主要缺陷在於它們的發光亮度不夠。根據吾人多次的測量，Ba2
SiO4
：Eu＋2
組成螢光粉發光亮度值通常為L＝50~55．103
單位，當製作藍－綠和綠色二元組成發光二極管，與本發明所提出發光二極管相比，這個值相對較低。
為克服上述已知Ba2
SiO4
：Eu＋2
螢光粉這個主要缺陷，本發明亦揭示一種用於藍－綠色發光二極體之螢光粉，其使用Eu＋2
、Ce＋3
、Pr＋3
為激活元素，這時該螢光粉之基質為鋇的正矽酸鹽，補充源於Lu＋3
及Li＋1
之離子，形成化學計量公式：Ba2－x－y－z
(Σ TR)x
Liy
Lnz
SiO4
，其中該化學計量公式，0.01≦x≦0.08，0.001≦y≦0.005，0.001≦z≦0.01，Ln＝Y和/或Gd和/或Lu和/或La。不同於被稀土元素激活的Ba2
SiO4
：Eu＋2
類型螢光粉，根據本發明所提出之螢光粉，例如但不限於為一種無機螢光粉，其特徵在於：作為激活元素使用Eu＋2
、Ce＋3
、Pr＋3
，螢光粉基質為鋇的矽酸鹽，以及補充源於Lu＋3
及Li＋1
之離子。其中，該螢光粉粉末具有綠色反射光譜並具有立方結晶架構，平均尺寸為dcp
＝4.0~6.0 μm，d10
≦0.8 μm及d90
≦8 μm。此外，該螢光粉粉末表面覆蓋δ＝50nm的奈米級Ba3
(PO4
)2
薄膜。
以下說明本發明的提議。第一、不同於原型中螢光粉基質所使用的Ba2
SiO4
，這種基質被三種激活劑所激活，分別源於Eu＋2
、Ce＋3
、Pr＋3
。由於在激活劑基體中存在氧化度為＋2(Eu＋2
)及＋3(Ce＋3
和Pr＋3
)的離子，那麼在晶格陽離子部分加入Ln＝Y和/或Gd和/或La和/或Lu離子。Ce＋3
由於尺寸不大，因而比其它離子更容易進入晶格。這時晶格中離子作用可以描述為：BaBa
＋Ce＋3
→ (CeBa
)°
＋Ba＋2
BaBa
＋Li＋1
→ (LiBa
)′
＋Ba＋2
進入元素基體中的數量在0.01≦x≦0.08原子分率範圍變化。補充加入的鑭系離子的數量為0.0001≦Lu≦0.01原子分率。在螢光粉基質中所使用的Li＋1
濃度為0.001≦y≦0.005。根據全部添加的元素，本發明所提出矽酸鹽螢光粉化學計量公式記錄為Ba2－x－y－z
(Σ TR)x
(Li)y
(Ln)z
SiO4
，陰離子晶格中氧離子數量可以不等於4，即[0]＝4±δ，其中0.0001≦δ≦0.02。本發明所提出之螢光粉不同於已知Ba2
SiO4
：Eu＋2
基質螢光粉。這些區別包括以下：1.在螢光粉組成中加入的不是一種氧化度為＋2的離子，而是具有3個激活中心，由Eu＋2
、Ce＋3
及Pr＋3
組成，具有不同的氧化度；2.向螢光粉基質中添加源於I族元素的離子對，主要是源於ⅢA族的Li＋
，主要稀土元素離子為Ln＝Y和/或Gd和/或Ln和/或La；以及3.為了產生本發明所提出螢光粉長波光譜位移，使用Sr＋2
填料，其濃度[Sr]≦0.3原子分率。
在本發明所提出之螢光粉組成中所有這些區別以實質性的模式表現出螢光粉性質。第一、本發明所提出螢光粉發光強度顯著提升。這些數據在附件1、2及3上所描述的光譜－光技術記錄上顯示。附件1是(Ba1－x
Eux
)2
SiO4
螢光粉的全部光技術和光譜參數記錄，作為比較標準。附件2上引用了全部本發明所提出之(Ba1-x-y-z
Eux
Cey
Prz
)2
SiO4±δ
螢光粉一種變化類型的光技術參數。附件3中引用了[Ba1-x-y-z-p-q
Eux
Cey
Prz
Lip
Lnq
]2
SiO4±δ
螢光粉光譜和光技術參數，對於激活離子Eu+2
、Ce+3
及Pr+3
，化學計量指數選擇範圍為x=0.022、y=0.012、z=0.001，在這種情況下，電荷補償為[Li]≦0.002，[Ln]=0.002。
對於新型發光二極體所引用之本發明所提出螢光粉輻射參數數量值與標準螢光粉具有實質性的差別。如果標準螢光粉(Ba0.975
Eu0.025
)2
SiO4
輻射強度L=66410單位(請參照附件1)，那麼對於[Ba0.97
Eu0.023
Ce0.005
Pr0.002
]2
SiO4+δ
組成，所研製的最佳組成配方能將發光強度值增大至L=99314單位(請參照附件2)。
如果在本發明所提出之螢光粉中所添加電荷補償為(LiBa
)離子和鑭系離子(GdBa
)形式，那麼與第一種標準[Ba0.98
Eu0.025
]2
SiO4
(請參照附件3)相比，輻射體效率增大一倍，為115000單位。這些實質性的變化在本發明所提出機螢光粉效率中取決於，在本發明所提出鋇的正矽酸鹽基質螢光粉具有不是一種，而是三種激活元素Σ TR=Pr+3
+Eu+2
+Ce+3
，其濃度為：0.5≦Eu+2
/Σ TR≦0.75；0.25<Ce+3
/Σ TR≦0.45；0.001<Pr/Σ TR≦0.005，同時，它們的總濃度為：Σ TR0.025。
為了製備本發明所提出之藍-綠色螢光粉，採用固相合成法，作為主要物質原始配料使用碳酸酯，乙二酸鹽或氫氧化鋇，還有細散的矽氧化物。以HCOOH-鹽共同沈澱的形式將活性填料加入配料組成中。將配料主要組分與活性物質填料仔細地混合；配料組成中添加NH4
Cl，它能在合成過程中使配料很好地壓固。本發明所提出無
機螢光粉合成顯著特點在於沒有補充硫化物填料，同時完成了研究人員(請參照Intematix)的設想，並完善了終端產品的輻射特性。本發明所提出之螢光粉合成的具體實例在下面引用。實例：稱量0.098M碳酸鋇，加入0.02M的Eu、Ce、Pr共同沈澱氧化物，質量濃度比為80：18：2。在配料中加入0.05M二氧化矽。
為了進行電荷補償在配料組成中加入0.1%的碳酸鋰和0.1%氧化釔(按質量算)。配料在行星式球磨機中研磨，持續時間為0.5小時，並裝載入容積為V=50ml的坩堝。坩堝裝載入電爐中(H2
：N2
=5：95)並按階段式模式加熱：600℃-1小時、900℃-1小時、1200℃-1小時，此後停止加熱並自然冷卻。產物從坩堝中卸載，並用水洗淨，在螢光粉粉末塗上(NH4
)H2
PO4
溶液，所形成的磷酸鋇薄膜層濃度為δ=50nm。螢光粉透過600目的篩網過篩並進行物理-化學特性的光技術測量。
在下面表3引用了本發明所提出螢光粉的參數值，螢光粉基質為鋇的正矽酸鹽，三種激活劑為Eu+2
、Ce+3
及Pr+3
。
從表3中所引用的數據可以得出結論，本發明所提出之螢光粉樣品發光強度在L＝55077~115328單位的範圍變化，其值取決於螢光粉基質中主要元素的比例，螢光粉輻射光譜曲線半波寬值△0.5＝63.5~59nm。螢光粉發光顏色變化為淡藍－淡綠到藍－綠，同時色純度達到α＝0.75(對於標準螢光粉Zn2
SiO4
色純度為α＝0.79)，螢光粉粉末表面形成了奈米級Ba3
(PO4
)2
薄膜，它阻止了粉末的黏合和燒結。
綜上所述，本發明之藍－綠色發光二極體及其螢光粉其可將在近紫外線光譜區發射之波長為λ＝375~405nm轉換輻射成波長為λ＝505~515nm之光，其斯托克斯位移為135~105nm，色座標位於0.15<x≦0.22，0.55<y≦0.60的範圍，光譜曲線半波寬為△λ≦60nm等優點，因此，確可改善習知藍－綠色發光二極體及其螢光粉之缺點。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作少許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (8)
- 一種藍-綠色發光半導體，其具有一In-Ga-N半導體異質結，且該In-Ga-N半導體異質結被熱固性聚合物及具有斯托克斯輻射位移的無機螢光粉所組成之轉換層所覆蓋，其特徵在於：該In-Ga-N半導體異質結在近紫外線光譜區發射一波長為λ=375~405nm之光，經該轉換層發射強烈的轉換輻射成一波長為λ=505~515nm之光，其斯托克斯位移為135~105nm，色座標位於0.15<x≦0.22，0.55<y≦0.60的範圍，光譜曲線半波寬為△λ≦60nm，發光餘暉持續時間小於100ns，其中，該螢光粉為無機螢光粉，且其使用Eu+2 、Ce+3 、Pr+3 為激活元素，這時該螢光粉之基質為鋇的正矽酸鹽，補充源於Lu+3 及Li+1 之離子，形成化學計量公式：Ba2-x-y-z (Σ TR)x Liy Lnz SiO4 ，其中，該化學計量公式之指數為0.01≦x≦0.08，0.001≦y≦0.005，0.001≦z≦0.01，Ln=Y和/或Gd和/或Lu和/或La。
- 如申請專利範圍第1項所述之藍綠色發光半導體，其中該螢光粉之基質激活元素Σ TR=Ce+3 +Pr+3 +Eu+2 濃度為：0.5≦Eu+2 /Σ TR≦0.75；0.25<Ce+3 /Σ TR≦0.45；以及0.001<Pr+3 /Σ TR≦0.005。
- 如申請專利範圍第1項所述之藍綠色發光半導體，其中該無機螢光粉粉末具有綠色反射光譜並具有立方結晶架構，平均尺寸為dcp =4.0~6.0μm，d10 ≦0.8μm及d90 ≦8μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之藍-綠色發光半導體，其中該螢光粉粉末表面覆蓋δ=50nm的奈米級Ba3 (PO4 )2 薄膜。
- 一種用於藍綠色發光半導體之螢光粉，其使用Eu+2 、Ce+3 、Pr+3 為激活元素，這時該螢光粉之基質為鋇的正矽酸鹽，補充源於Lu+3 及Li+1 之離子，形成化學計量公式：Ba2-x-y-z (Σ TR)x Liy Lnz SiO4 ，其中該化學計量公式，0.01≦x≦0.08，0.001≦y≦0.005，0.001≦z≦0.01，Ln=Y和/或Gd和/或Lu和/或La。
- 如申請專利範圍第5項所述之用於藍-綠色發光半導體之螢光粉，其中該螢光粉可為無機螢光粉，且其基質激活元素Σ TR=Ce+3 +Pr+3 +Eu+2 濃度為：0.5≦Eu+2 /Σ TR≦0.75；0.25<Ce+3 /Σ TR≦0.45；以及0.001<Pr+3 /Σ TR≦0.005。
- 如申請專利範圍第5項所述之用於藍-綠色發光半導體之螢光粉，其中該螢光粉粉末具有綠色反射光譜並具有立方結晶架構，平均尺寸為dcp =4.0~6.0μm，d10 ≦0.8μm及d90 ≦8μm。
- 如申請專利範圍第5項所述之用於藍-綠色發光半導體之螢光粉，其中該螢光粉粉末表面覆蓋δ=50nm的奈米級Ba3 (PO4 )2 薄膜。
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2008
- 2008-12-05 US US12/315,670 patent/US20090152576A1/en not_active Abandoned
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20090152576A1 (en) | 2009-06-18 |
| TW200926443A (en) | 2009-06-16 |
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