专利名称：金属硅氮化物或金属硅氧氮化物亚微米荧光粉颗粒及合成这些荧光粉的方法
技术领域：
本发明涉及由亚微米颗粒例如硅氮化物颗粒合成的荧光粉颗粒。更具体而言，本 发明涉及可被掺杂的金属硅氮化物或金属硅氧氮化物荧光粉。本发明还涉及用以形成所述 荧光粉颗粒的热反应。
背景技术：
荧光粉对于若干种应用包括例如照明、显示器等起着重大的商业作用。荧光粉响 应电子、电/磁场或其它刺激而发射光，通常为可见光。对改善的性能例如在低成本下的更 高分辨率的持续需求对引入到这些商业应用中的材料提出了相应要求。纳米技术提供了以 合理的成本改善材料性能的希望。已经使用或者已经提出了各种荧光粉材料，其中存在关 于与材料有关的性能和实践问题的各种折衷。
电子显示器常常使用荧光粉材料，其响应与电子、电磁场或其它能量源的相互作 用而发射可见光。可将荧光粉材料施加到基板上以制造阴极射线管、平板显示器等。显示 装置的改善对荧光粉材料提出了严格的要求，例如，这是由于激发能的降低或显示分辨率 的提高。例如，可降低用于荧光粉激发的电子速率以减少功率需求。特别地，平板显示器通 常需要对低速电子或低电压具有响应性的荧光粉。
另外，对彩色显示器的期望要求在显示器中可被选择性地激发的位置处使用发射 不同波长的光的材料或材料的组合。多种材料已被用作荧光粉。为了获得发射所需波长的 光的材料，已经将激活剂掺杂到荧光粉材料中。或者，可将多种荧光粉混合以获得所需的光 发射。发明内容
在第一方面中，本发明涉及结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群(collection)， 所述颗粒具有不超过约250nm的平均初级粒径并且包含相对于金属加上硅的总摩尔含量 不超过约10摩尔％的掺杂剂激活剂元素，其中所述颗粒具有至少约25%的IQE。
在一些实施方式中，本发明涉及合成金属硅氮化物颗粒的方法，该方法包括将金 属氮化物前体颗粒和氮化硅前体颗粒的共混物加热以形成产物结晶金属硅氮化物颗粒，其 中所述氮化硅前体颗粒具有不超过约IOOnm的平均初级粒径以形成具有不超过约1 μ m的 平均初级粒径的产物颗粒。
在额外的实施方式中，本发明涉及合成金属铝硅氧氮化物颗粒的方法。该方法包括将金属组合物前体颗粒、铝组合物前体颗粒和硅组合物前体颗粒的共混物加热以形成产 物结晶金属硅铝氧氮化物颗粒。所述金属组合物前体颗粒可包括金属氧化物、金属氮化物、 金属氧氮化物、金属碳酸盐或其组合，所述铝组合物前体颗粒包括Α1203、Α1Ν、Α1Νχ0(1_χ)3/2或 其混合物，所述硅组合物前体颗粒包括Si3N4、SiO2, SiN(1_x)4/302x或其混合物。此外，所述硅 组合物前体颗粒可具有不超过约IOOnm的平均初级粒径，和所述产物金属铝硅氧氮化物颗 粒可具有不超过约1 μ m的平均初级粒径。
在另外的实施方式中，本发明涉及合成金属硅氮化物/氧氮化物颗粒的方法，其 中该方法包括将金属组合物前体颗粒和硅组合物前体颗粒的共混物加热以形成结晶金属 硅氮化物/氧氮化物颗粒。在一些实施方式中，所述硅组合物前体颗粒包括Si3N4、Si02、0 < χ < 1的SiN(1_x)4/302x、或其混合物并且具有不超过约IOOnm的平均粒径，和所述金属组合 物前体颗粒包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳酸盐或其组合并且具有不 超过约IOOnm的平均粒径。所述金属硅氮化物/氧氮化物产物颗粒可具有不超过约1 μ m 的平均粒径。
在进一步的实施方式中，本发明涉及包括具有不超过约Iym的平均初级粒径的 金属硅氮化物颗粒群的照明装置，和在一些实施方式中，本发明涉及包括具有不超过约 250nm的平均初级粒径的金属硅氮化物颗粒群的照明装置。
图1是具有荧光粉材料的显示装置的示意性侧视图。
图2是根据实施例1中所示方法合成的(Sra98Euatl2)2Si5N8的代表性X-射线衍射 图。
图3是根据实施例1中所示方法合成的(Biia95Euaci5)2Si5N8的代表性X-射线衍射 图。
图4是根据实施例1中所示方法合成的(Sra98Euatl2)2Si5N8的透射电子显微照片。
图5是根据实施例1中所示方法合成的(Sra98Euatl2)2Si5N8的扫描电子显微照片。
图6是与商业钇铝石榴石荧光粉YAG样品比较的根据实施例1中所示方法合成的 具有组成BEi2Si5N8 = Eu和Sr2Si5N8 = Eu的样品的发射光谱。
图 7 是与市售荧光粉 YAG-KO(Kasei Optonix)比较的样品 SiON-21、SiON-32、 SiON-34的发射光谱。
图8是根据实施例3中所示方法合成的Qia94EuaiAl3Si9ON15的代表性X-射线衍射 图。
图9是来自根据实施例3中所示方法合成的同一样品组的Qia94Euaci6Al3Si9ON15的 扫描电子显微照片。
图10是由来自根据实施例3中所示方法合成的同一组荧光粉样品之一即 Qia94Euci.Q6Al3Si90N15 记录的发射光谱。
具体实施方式
可使用纳米级硅组合物前体颗粒和/或纳米级金属组合物前体颗粒合成亚微米 金属硅氮化物颗粒或金属硅氧氮化物颗粒。产物亚微米金属硅氮化物颗粒和金属硅氧氮化物颗粒通常可在不使用高剪切研磨的情况下形成，和可制造具有高的发光度的荧光粉颗 粒，所述发光度可用固有量子效率来表示。由于高的发光度，亚微米金属硅氮化物颗粒可提 供对显示和照明应用有用的荧光粉。通常，前体粉末的一种或多种可具有不超过约IOOnm 的平均初级粒径。可将所述前体粉末共混并使其以固态反应进行反应。例如，氮化硅(Si3N4) 纳米颗粒通常可与金属氮化物粉末、金属氧氮化物粉末、金属氧化物粉末、氧化硅粉末或其 组合进行组合用于热处理成为所选的荧光粉颗粒，所述荧光粉颗粒通常是结晶的。产物颗 粒可具有亚微米平均粒径。所述颗粒可包括掺杂剂金属元素例如作为激活剂。所述产物荧 光粉颗粒适于用在各种显示应用中。使用纳米级氮化硅颗粒和/或其它纳米级颗粒合成所 需荧光粉颗粒提供用于合成具有合乎需要的荧光粉性质的亚微米荧光粉的合乎需要的起 始材料。
荧光粉通常包含主体晶体或基质以及相对少量的作为掺杂剂的激活剂。通常，使 用过渡金属离子例如重金属离子或稀土离子作为激活剂。所关注的荧光粉颗粒在用场、电 子或高能光或者其它刺激源激发之后通过荧光或磷光呈现发光。特别关注的组合物为金属 硅氮化物或金属硅氧氮化物组合物，其可具有合适的激活剂掺杂剂。结晶度、粒径、掺杂剂 水平和晶格结构的合适控制对于获得高的发光度可有重大意义。本文中描述的亚微米粒径 可在保证将合乎需要的处理性质引入到所选产品中的同时提供高的发光度。所述荧光粉粉 末应显示出对于所需应用而言足够的发光。
已经利用激光热解合成了亚微米金属氧化物荧光粉颗粒。特别地，具有一种或 多种稀土金属的掺杂剂/激活剂的金属/类金属氧化物颗粒进一步描述于Kumar的题为 “High Luminescent Phosphor Particles and Related Particle Compositions，，的美 国专利6，692，660中，将该专利引入本文中作为参考。高度结晶的亚微米金属氧化物荧 光粉进一步描述于 Chiruvolu 等人的题为 “Highly Crystalline Nanoscale Phosphor Particles and Composite Materials Incorporating the Particles，，的公申请2007/0215837A中，将该专利申请引入本文中作为参考。
无机颗粒通常包括其元素形式的或者在化合物中的金属和/或类金属元素。按照 惯用的表示法，表述“金属和/或类金属”写为“金属/类金属”作为简写表示法。通常，无机 颗粒可包括例如元素金属或元素类金属即未离子化的元素、其合金、金属/类金属氧化物、 金属/类金属氮化物、金属/类金属碳化物、金属/类金属硫化物、金属/类金属硅酸盐、金 属/类金属磷酸盐或它们的组合。类金属是呈现介于金属和非金属中间或者包括金属和非 金属的化学性质的元素。类金属元素包括硅、硼、砷、锗和碲。当术语金属或类金属没有限 定地使用时，这些术语是指处于任何氧化态的，例如，为元素形式的或者在组合物中的金属 或类金属元素。当表述金属或类金属组合物时，这是指具有一种或多种以非元素形式即氧 化形式的金属或类金属元素以及相应的额外元素以提供电中性的任何组合物。
通常，各种各样的金属硅氮化物组合物可适合作为荧光粉粉末。这些组合物的通 式可表示为MxSiyNz，其中M表示一种或多种金属元素，Si为硅，N为氮，R表示一种或多 种掺杂剂元素，x、y、z和r表示化学计量和掺杂剂水平。类似地，各种各样的金属硅氧氮化 物组合物可用作有用的荧光粉。所述氧氮化物组合物的通式可表示为MxSiyOwNz:!^，其中M 表示一种或多种金属元素，Si为硅，0为氧，N为氮，R表示一种或多种掺杂剂元素，χ、y、w、 ζ和r表示化学计量和掺杂剂水平。例如，在一些实施方式中，合适的荧光粉可包括碱土和6其它二价金属元素。
本文中描述的金属硅氮化物和氧氮化物荧光粉组合物可使用纳米级氮化硅颗粒 和/或其它纳米级颗粒以固态反应合成。例如，可将氮化硅前体粉末与提供剩余的金属/ 类金属元素的另外的前体粉末共混用于所需的荧光粉组合物，所述剩余的金属/类金属元 素例如为氮化物、氧化物或碳酸盐形式。所述金属或类金属元素的一种或多种可为激活剂 掺杂剂元素。如果目标组合物为氧氮化物，则通常应控制以所述前体引入的氧的量以仅提 供最终产物材料所需的氧的量，尽管在氮气环境中进行处理步骤可导致所述氧的一些或全 部的替代。
所述纳米级前体颗粒可例如使用基于流动的方法合成。特别地，可通过激光热解 合成氮化硅纳米级颗粒和金属氮化物亚微米颗粒，尽管对于一些材料还可利用可替换的来 源。激光热解可用于合成无定形或结晶Si3N4。激光热解还可用于合成无定形SiO2,其可作 为用于形成氧氮化物荧光粉的前体使用。通常，激光热解已被成功地用于各种各样的组合 物的合成。通过适当地选择反应物物流中的组成和处理条件，亚微米或纳米级颗粒引入所 需的金属/类金属组成化学计量。
通常，在本文中描述的方法中，所述前体组合物的至少一种具有纳米级颗粒例如 纳米级氮化硅(Si3N4)颗粒的形式。然而，在一些实施方式中，将多种纳米级粉末与不同的 组合物混合用于固态反应过程是合乎需要的。例如，可将纳米级Si3N4和/或S^2与另外 的金属组合物组合以形成所需金属硅氮化物或金属硅氧氮化物组合物，其可以合乎需要的 亚微米平均粒径形成。在合成过程中使用多种纳米级粉末可以稍微较低的反应温度或稍微 较短的时间和/或以实现高程度的结晶度和化学均勻性有助于该合成过程。如果如此合成 的颗粒基本上具有所需平均粒径，则所述粉末可经受缩短时间的研磨、降低程度的研磨或 者不经受研磨以获得所需亚微米产物颗粒。在一些体系中已经观察到高剪切研磨不利地改 变粉末的结晶度，这可使荧光粉性能恶化。因而，研磨的减少或消除可导致改善的产物材料 以及生产成本的降低。为了分散弱的颗粒附聚物，一些低能量或短时间的研磨可为合乎需 要的。
可使用合适的掺杂剂前体粉末例如金属氧化物引入掺杂剂元素，将所述掺杂剂前 体粉末引入到固态反应中使得所述掺杂剂元素被引入到产物颗粒中。因此假定量子效率是 恒定的，掺杂剂水平可直接与颗粒的发光性质有关。在一些实施方式中，添加的掺杂剂导致 更大的发光，因为掺杂剂在颗粒内形成吸收-发射中心。通常，所述发光随着掺杂剂水平而 增加，因为更多的电子可用于激励成发射态。然而，量子效率是掺杂剂水平的复杂函数。因 而，发光度通常由于各因素的平衡而随着掺杂剂浓度的变化达到峰值。特别地，发光性质取 决于颗粒的结晶度、掺杂剂在晶体晶格内的定位和浓度。随着掺杂剂水平提高，猝灭机制开 始起到使发光减少的作用，并且晶体缺陷增加。因而，在足够高的掺杂剂浓度下，发光度通 常随着掺杂剂水平的提高而降低，因为猝灭开始支配该增加不发生更高的吸收。因而，发光 度可随着掺杂剂浓度的变化而具有峰值，尽管发光度的掺杂剂依赖性还取决于处理参数， 使得关系可更加复杂。在使用热处理形成荧光粉颗粒而没有使用高剪切或其它高能量研磨 的情况下，使用纳米颗粒前体可实现具有良好的掺杂剂引入的高结晶度水平和相应的高的 量子产率值。
利用高度结晶的无机荧光粉颗粒，所得荧光粉颗粒可具有高的发光度。具体地，所述颗粒可具有至少约25%的内量子效率。所述颗粒的平均尺寸、掺杂剂浓度和掺杂剂组成 可影响吸收光谱和发射光谱。本文中描述的无机荧光粉颗粒的较高发光-量子产率性质为 通常基于任何发光原理的装置的更高效的运行提供了保证。
经共混的前体粉末的固态反应导致金属硅氮化物或金属硅氧氮化物的形成。可选 择所述反应的条件以导致产物材料的合适的结晶度。为了形成氧氮化物荧光粉，可合乎需 要的是使用两个加热或烧制步骤，其中在第一个步骤中合成中间体硅酸盐化合物，其适合 于在第二步的烧制期间转化为所需的结晶结构。本文中描述的用于颗粒合成的方法可在相 对低的温度下进行。通过使用至少一些纳米级前体材料以及合适的处理条件，可制造亚微 米产物荧光粉。所述产物粉末显示出合适的发射性质和相应的量子效率。
可对所述产物粉末进行研磨或以其它方式处理以合成具有所需颗粒性质的产物 材料，尽管在一些实施方式中，避免研磨可为合乎需要的。所述研磨可在珠磨机等中进行。 合适的磨机可商购获得。在一些实施方式中，可在液体的存在下进行研磨。在一些实施方 式中，合乎需要的是在低剪切和/或低能量下研磨颗粒以避免破坏颗粒的结晶结构，破坏 颗粒的结晶结构可导致颗粒的发光的显著减少。基于亚微米氮化硅的荧光粉在各种显示应 用中可为有用的。替换地或者另外，可使用低能量混合或者低能量超声破裂以分散弱地附 聚的颗粒。
所述产物亚微米荧光粉颗粒由于其小的粒径而可用于形成小的结构体，例如显 示器像素。而且，亚微米荧光粉可具有高的发光。包括具有良好尺寸均勻性的纳米颗粒 的显示装置进一步描述于Kambe等人的题为“Phosphor Particles Having Specific Distribution of Average Diameters”的美国专利7，132，783中，将该专利引入本文中作 为参考。小的粒径和相对高的发光度提供了关于改善的装置构造和更高效的运行的能力。 高的发光为使用较低量的荧光粉以节省材料成本提供了保证。
通常，所述荧光粉颗粒可引入到各种显示和/或照明装置例如发光二极管(LED) 装置、阴极射线管、等离子体显示面板、场发射装置和电致发光装置中。类似地，所述荧光粉 在固态发光装置中可为有用的。可选择所述荧光粉的具体组成以由所述荧光粉产生所需发 射。在一些实施方式中，发射红光的荧光粉颗粒可引入到发射在光谱的蓝色或近紫外部分 中的光子作为所述红色荧光粉的激发源的固态发光装置中。
荧光粉颗粒性质和组合物
可选择具体的组合物和激活剂浓度以由荧光粉实现所需的发射光谱。在一些实施 方式中，期望基于氮化物的产物荧光粉为红色荧光粉，尽管可选择组合物以在可见和红外 光谱的其它部分中显著发射。通常，产物荧光粉颗粒可包含金属硅氮化物或金属硅氧氮化 物，其中荧光粉颗粒包含所选的激活剂掺杂剂。由于本文中描述的用以形成亚微米荧光粉 颗粒的合乎需要的处理方法，所述颗粒可具有非常高的用固有量子产率评价的发光度。
关于金属硅氮化物荧光粉，组合物通常具有组成MxSiyNz ，其中M表示一种或多 种金属，Si为硅，N为氮，R表示一种或多种掺杂剂金属，X、y、z*r表示化学计量和掺杂剂 水平。作为相对于x+y的因子，r的值通常在0. 0001彡r彡0. 5的范围内和在进一步的实 施方式中在0.0001 Sr <0. 1的范围内。掺杂剂水平的这些范围可在本文中应用于其中 关于荧光粉组合物中的掺杂剂水平，没有具体应用其它的量的化合物中。由于N具有-3的 化合价和Si具有+4的化合价，因此χ = (3z-4y-ffr) /Q，其中W为R的化合价和Q为M的化合价。该式可由本领域技术人员直接调整用于其中M和/或R涉及多种金属的实施方式。
碱土硅氮化物组合物是有用的用于在可见光谱的合乎需要的部分中发光的荧光 粉组合物。例如，红色荧光粉可具有组成^^㈦―；^):! ，其中M为第II族元素，即，Mg、 Ca、Sr、Ba、Zn或其组合，Si为硅，和R为稀土激活元素，例如，Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、 Tb、Dy、Ho、Er、Lu及其组合，其中所述组成的一些实施方式具有0. 5 < χ < 3和1. 5 < y < 8。 例如，所关注的具体组成包括化学计量M2Si5N8:R。这些红色荧光粉进一步描述于Tamaki 等人的题为"Nitride Phosphor and Production Process Thereof，and Light Emitting Device"的美国专利7，297, 293中，将该专利引入本文中作为参考。
镧系元素硅氮化物进一步描述于Tian等人的题为“Nitride Phosphors and Devices”的公布的美国专利申请2006/0017041A中，将该专利申请引入本文中作为参考。 这些镧系元素硅氮化物具有式Ln2Si3N4 = R,其中Ln为三价镧系元素或其组合。在一些实施 方式中，所述氮化物荧光粉具有式MhLSiN3:!^，其中M为二价元素例如钙、锰、锶、钡、锌、 铍、镉、汞或其组合，L为三价元素例如硼、铝、镓、铟、铊、钇、钪、磷、砷、锑、铋、或其组合，Si 为硅，N为氮，R为一种或多种激活剂元素例如稀土元素、过渡金属元素或其组合，r通常在 0. 0001彡r彡0. 5的范围内和在进一步的实施方式中在0. 0001彡r彡0. 1的范围内。这些 组合物进一步描述于Nagatomi等人的题为“Phosphor Light Source and LED”的美国专利 7，252，788中，将该专利引入本文中作为参考。另外的氮化物荧光粉可具有式MhL2Si4N8 = R, 和M2_zSi5N8:I^，其中M为二价元素，L为三价元素，R为激活剂掺杂剂金属元素，r通常在 0. 0001 ^r ^ 0.5的范围内和在进一步的实施方式中在0. 0001彡r彡0. 1的范围内，在上 面给出了M和L的具体实例。
关于金属硅氧氮化物荧光粉，组合物通常具有组成MxSiyNzOw，其中M表示一种 或多种金属，Si为硅，N为氮，0为氧，R表示一种或多种掺杂剂金属，W、χ、y、ζ和r表示化 学计量和掺杂剂水平。r的值通常在0. 0001 ^r ^ 0.5的范围内和在进一步的实施方式中 在0. 0001 ^ r ^ 0. 1的范围内。由于N具有-3的化合价，0具有-2的化合价和Si具有 +4的化合价，因此χ = (3z+2w-4y-ffr) /Q，其中W为R的化合价和Q为M的化合价。该式可 由本领域技术人员直接调整用于其中M和/或R涉及多种金属的实施方式。
在一些实施方式中，金属硅氧氮化物荧光粉可用二价金属元素形成。具体地，具有 其中M为二价金属、R为激活剂金属、0 < χ < 15,0 < y < 30、和2 < ζ < 6式MxSi3OyNz:R 的荧光粉描述于 Gotoh 等人的题为 “Phosphor and Production Method of the Same and Light Source and LED Using the Phosphor”的美国专利7，四1，289中，将该专利引入本文 中作为参考。适合作为M的二价元素的实例包括例如Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Si、Cd、Hg及其组 合。R通常可为稀土金属元素、过渡金属元素或其组合。通常，荧光粉以0.0001 Sr <0.5 和在进一步的实施方式中0. 0001 ^ r ^ 0. 1的式摩尔范围(formula molar range)包含 R0另外的基于二价金属的硅氧氮化物荧光粉可具有式(Sr1^BiiyCax) ^Si2O2N2:Eu。，其中0 < x+y < 0. 5。
更一般的硅氮氧化物荧光粉组合物描述于Tamaki等人的题为“Nitride Phosphor and Production Process Thereof, and Light Emitting Device，，白勺美国专禾U 7，297，293 中，将该专利引入本文中作为参考。合适的金属硅氧氮化物组合物可具有式MxSiy0zN(2/3) x+(4/3)y-(2/3)z:R，其中M为二价元素例如Mg、Ca、Sr、Ba、Zn及其组合，Si为硅，R为稀土元素且R通常以相对于X不超过约0. 5和在一些实施方式中相对于X不超过约0. 1的式摩尔 量存在。在一些实施方式中，所述参数大致在0. 5 < χ < 3、1. 5 < y < 8和0 < ζ < 3的 范围内。镧系元素硅氧氮化物和硅铝硼氧氮化物进一步描述于Tian等人的题为“Nitride Phosphors and Devices”的公布的美国专利申请2006/0017041中，将该专利申请引入本文 中作为参考。
通常称为SiAlON的硅铝氧氮化物作为荧光粉已经引起了相当多的关注。激活 的SiAlON荧光粉进一步描述于Sakuma等人的题为“Oxynitride Phosphor and a Light Emitting Device”的公布的美国专利申请2005/(^85506中，将该专利申请引入本文中作为 参考。特别地，一类重要的SiAlON具有式Mx (Si，Al) 12 (0，N) 16Euy，其中M为二价金属，χ在 0. 3<χ< 1.5的大致范围内和y在0. 001 < y < 0. 8的大致范围内，其中Eu可部分地或 完全地被另外的稀土元素取代。(Si，Al)12是指SiaAlb,其中a+b = 12，(0，N) ^5是指0。Nd，其 中c+d = 16。在一些实施方式中，b大致在0. 3 < b < 6. 75的范围内，和c在0 < c < 2. 5 的大致范围内。
颗粒的内量子效率(IQE)可作为发射的光子数与吸收的光子数之商测量。使用本 文中描述的亚微米/纳米级荧光粉颗粒，IQE可为至少约25%，在进一步的实施方式中至少 约35%，在另外的实施方式中至少约40%，在额外的实施方式中至少约45%和在另外的实 施方式中约50% 约75%。本领域技术人员将认识到在所述明确的范围内的另外的量子 效率范围被考虑并且在本公开内容的范围内。
通过定义，内量子效率可使用下列表达式评估
这里，Ni^Ne和Nk分别为入射光、发射光和反射光的光谱中的光子数。这些值是用 分光光度计测量的，应使用标准光源校正该分光光度计。然后，如果该标准光源的辐射率以 单位W/nm/Cm7sr给出，则量子效率可表示为
\λΕ{λ) λ η~ \λ[I(λ)-R{λ)]dλ,
其中Ι(λ)、Ε(λ)和R(X)分别为入射光、发射光和反射光的光谱。如果标准源 的辐射率已经以单位光子数/nm/Cm2/sr给出，则应省略方程O)中在积分下的因子λ。
在J. C. de Mello, H. F. Wittmann 禾口 R. H. Friend 的文章"An improved experimental determination of external photoluminescence quantum effect", Adv. Mater. 9, 230 (1997)中证明了使用与分光光度计结合的积分球的测量程序是正确的。需要 三种测量
1.将激光(或另外的激发源)照射到空的球中
2.将样品置于球中，但是使激光指向壁上
3.将样品置于球中并且使激光以法线方向照射样品。
由所收集的光谱，将激光光谱和发射光谱去卷积和积分。然后，将量子效率计算为
权利要求
1.结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，所述颗粒具有不超过约250nm的平均初级粒 径并且包含相对于金属加上硅的总摩尔含量不超过约10摩尔％的掺杂剂激活剂元素，其 中所述颗粒具有至少约25%的IQE。
2.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中平均初级粒径不超过约 200nm。
3.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中所述颗粒具有约35% 约 75% 的 IQE。
4.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中所述结晶金属硅氮化物/ 氧氮化物包括金属硅氮化物。
5.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中所述结晶金属硅氮化物/ 氧氮化物包括由式LxSiyN((2/3)x+(4/3)y) :R表示的组合物，其中L为Mg、Ca、Sr、Ba、ai或其组合， 0. 5彡χ彡3，1. 5彡y彡8和R为稀土激活剂。
6.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中所述结晶金属硅氮化物/ 氧氮化物包括由式LhMSiN3 = Rz表示的组合物，其中L为二价金属元素，M为三价金属元素， R为稀土元素和0. 0001 ≤ ζ ≤ 0. I0
7.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中所述结晶金属硅氮化物/ 氧氮化物颗粒包括金属硅氧氮化物组合物。
8.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其包括由SLxSiy0zN(2/3)x+(4/3) y-(2/3)z: R表示的组合物，其中L为Mg、Ca、Sr、Ba、Si、或其组合，R为稀土掺杂剂，0. 5≤χ彡3， 1.5≤y≤8和0<ζ《3。
9.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中所述结晶金属硅氮化物/ 氧氮化物颗粒包括金属铝硅氧氮化物组合物。
10.权利要求1的结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒群，其中所述掺杂剂元素包括稀土 元素。
11.合成金属硅氮化物颗粒的方法，该方法包括将金属氮化物前体颗粒和氮化硅前体 颗粒的共混物加热以形成产物结晶金属硅氮化物颗粒，其中所述氮化硅前体颗粒具有不超 过约IOOnm的平均初级粒径以形成具有不超过约1 μ m的平均初级粒径的产物颗粒。
12.权利要求11的方法，其中所述加热在不超过约1600°C的温度下进行。
13.权利要求11的方法，其中所述金属氮化物前体颗粒具有不超过约IOOnm的平均初 级粒径。
14.权利要求11的方法，其中所述氮化硅前体颗粒具有不超过约25nm的平均初级粒径。
15.权利要求11的方法，其中所述氮化硅前体颗粒具有不超过约50nm的平均初级粒径 和所述金属氮化物前体颗粒具有不超过约50nm的平均初级粒径。
16.合成金属铝硅氧氮化物颗粒的方法，该方法包括将金属组合物前体颗粒、铝组合物 前体颗粒和硅组合物前体颗粒的共混物加热以形成产物结晶金属硅铝氧氮化物颗粒，其中 所述金属组合物前体颗粒包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳酸盐或其组 合，所述铝组合物前体颗粒包括Α1203、Α1Ν、Α1Νχ0(1_χ)3/2或其混合物，所述硅组合物前体颗粒 包括Si3N4、SiO2, SiN(1_x)4/302x或其混合物，其中所述硅组合物前体颗粒具有不超过约IOOnm的平均初级粒径，和其中所述产物金属铝硅氧氮化物颗粒具有不超过约ι μ m的平均初级粒径。
17.权利要求16的方法，其中所述金属组合物前体颗粒和所述铝组合物前体颗粒各自 具有不超过约IOOnm的平均初级粒径和其中所述加热在约800°C 约1600°C的最高温度下 进行至少约15分钟。
18.权利要求16的方法，其中各组合物的前体颗粒具有不超过50nm的平均粒径。
19.权利要求16的方法，其中所述铝前体颗粒包括Al2O3和所述金属前体组合物颗粒 包括金属碳酸盐。
20.合成金属硅氮化物/氧氮化物颗粒的方法，所述方法包括将金属组合物前体颗粒 和硅组合物前体颗粒的共混物加热以形成结晶金属硅氮化物/氧氮化物颗粒，其中所述硅 组合物前体颗粒包括Si3N4、Si02、0 < χ < 1的SiN(1_x)4/302x、或其混合物并且具有不超过约 IOOnm的平均粒径，和其中所述金属组合物前体颗粒包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧 氮化物、金属碳酸盐或其组合并且具有不超过约IOOnm的平均粒径，和所述金属硅氮化物/ 氧氮化物产物颗粒具有不超过约1 μ m的平均粒径。
21.权利要求20的方法，其中所述硅组合物前体颗粒具有不超过约50nm的平均粒径和 所述金属组合物前体颗粒具有不超过约50nm的平均粒径。
22.权利要求20的方法，其中所述金属组合物前体颗粒包括金属碳酸盐。
全文摘要
使用一种或多种前体材料的纳米级颗粒利用固态反应合成金属硅氮化物和金属硅氧氮化物的亚微米粉末。例如，氮化硅的纳米级粉末是有用的用于合成金属硅氮化物和金属硅氧氮化物亚微米粉末的前体粉末。由于使用纳米级前体材料合成亚微米荧光粉粉末，产物荧光粉可具有非常高的内量子效率。所述荧光粉粉末可包含合适的掺杂剂激活剂，例如稀土金属元素掺杂剂。
文档编号C09K11/08GK102036999SQ200980118581
公开日2011年4月27日 申请日期2009年3月20日 优先权日2008年3月21日
发明者希夫库马·奇鲁沃卢, 帕德马纳巴·R·拉维利塞蒂, 神部信行, 阿比谢克·杰斯沃尔 申请人:内诺格雷姆公司