WO2024017754A1 - Phosphor, method for producing same, and radiation-emitting component - Google Patents
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Definitions
- the phosphor has the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A.
- phosphors are described using molecular formulas. The elements listed in the molecular formulas are in charged form.
- elements and/or atoms in relation to the molecular formulas of the phosphors mean ions in the form of cations and anions, even if this is not explicitly stated. This also applies to element symbols if they are given without a charge number for the sake of clarity.
- the phosphor has other elements, for example in the form of impurities. Taken together, these impurities have at most 5 mol%, in particular at most 1 mol%, preferably at most 0.1 mol%.
- the phosphor is usually uncharged on the outside. This means that there can be a complete charge balance between positive and negative charges in the phosphor to the outside. However, it is also possible that the phosphor does not formally have a complete charge balance to a small extent.
- M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements.
- valence in relation to a specific element means how many elements with a simple opposite charge are required in a chemical compound to achieve charge balance.
- the term “valence” therefore includes the charge number of the element.
- bivalent elements Elements with a valence of two are called bivalent elements.
- Divalent elements are often doubly positively charged in chemical compounds and have a charge number of +2.
- a charge balance in a chemical compound can take place, for example, via two additional elements that are single negatively charged, or another element that is doubly negatively charged.
- D is an element or a combination of elements selected from the group formed by Al and Ga.
- D is a trivalent element.
- D is triple positively charged and has a charge number of +3.
- D Al is preferred.
- E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb.
- E is a pentavalent element.
- E is five times positively charged and has a charge number of +5.
- E Ta is preferred.
- A is at least one activator element.
- the phosphor preferably comprises a host structure into which foreign elements are introduced as activator elements.
- the host structure alters the electronic structure of the activator element such that electromagnetic radiation of an excitation wavelength absorbed by the phosphor causes an electronic transition from a ground state to an excited state in the phosphor. By emitting electromagnetic radiation with an emission spectrum, the phosphor returns to its ground state.
- the phosphor can have a single type of foreign element as an activator element or several types of foreign elements as activator elements. For example, the phosphor has only Ce or Eu as foreign elements or Ce and Eu as foreign elements.
- the phosphor has the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A, where M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements, D is an element or a combination of elements selected is from the group formed by Al and Ga, E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb and A is at least one activator element.
- the phosphor has an improved photometric radiation equivalent.
- the photometric radiation equivalent (LER, English "luminous efficacy of radiation”) of the phosphor is the quotient of a luminous flux, the electromagnetic radiation emitted by the phosphor, and the radiant power of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor. The greater the photometric radiation equivalent, the greater the luminous flux that can be used by the eye for a given power.
- M is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ca, Sr and Ba. These elements are in particular bivalent elements.
- M is Ba.
- A is an element or a combination of elements selected from the group formed by Eu, Ce, Mn, Cr, Ni, Bi, Tb and Yb.
- A is an element or a combination of elements selected from the group formed by Eu and Ce.
- Eu is particularly present in the form Eu 2+ .
- Ce is particularly in the form Ce 3+ .
- Mn is in particular in the form Mn 4+ .
- Cr is present in particular in the form Cr 3+ .
- Ni is particularly present in the form Ni 2+ .
- Bi is particularly present in the form Bi 3+ .
- Tb is present in particular in the form Tb 3+ .
- Yb is particularly in the form Yb 3+ .
- A has a proportion of 0.01 mol% to 10 mol% inclusive, based on the element M.
- A preferably has a proportion of 0.1 mol% to 6 mol% inclusive, based on the element M.
- a crystal structure of the host structure of the phosphor has an orthorhombic space group.
- the crystal structure of the host structure of the phosphor has the space group Pnnm.
- the crystal structure is a description of an arrangement of the atoms or ions in a crystalline material.
- the crystal structure is made up of a three-dimensional unit cell, which usually repeats itself periodically. In other words, the unit cell is the smallest repeating unit of the crystal structure of the host structure.
- the elements A, M, Li, D, E, N and 0 each occupy fixed positions in the unit cell, which are also referred to as point positions.
- the elements A and M can occupy equivalent point positions. This means that either A or M is located in the space described by the point position of the element M. Alternatively, A and M can occupy different point locations. In particular, element A is often not taken into account in a structure determination due to its insignificant contribution to the scattering density.
- the crystal structure of the host structure has DN 4 tetrahedra.
- the DN 4 tetrahedra in particular have a tetrahedral gap.
- the tetrahedral gap is an area inside the respective tetrahedron.
- the term "tetrahedral gap" refers to the area inside the tetrahedron that remains free when mentally touching balls are placed in the corners of the tetrahedron.
- the N atoms of the DN 4 tetrahedra span the tetrahedron, with the D atom located in the tetrahedral gap of the spanned tetrahedron. In other words, the tetrahedra are centered around the D atom.
- the D atom is surrounded by four N atoms in a tetrahedron shape. In particular, all N atoms that span the tetrahedron are at a similar distance to the D atom that is in the tetrahedral gap.
- the crystal structure of the host structure has EN 4 tetrahedrons.
- the crystal structure of the host structure has DN 4 tetrahedrons and EN 4 tetrahedrons.
- the EN 4 tetrahedra in particular have a tetrahedral gap.
- the N atoms of the EN 4 tetrahedron span the tetrahedron, with the E atom located in the tetrahedral gap of the spanned tetrahedron.
- the tetrahedra are centered around the E atom.
- the E atom is surrounded by four N atoms in a tetrahedron shape.
- all N atoms that span the tetrahedron are at a similar distance to the E atom that is located in the tetrahedral gap.
- the DN 4 tetrahedra and/or the EN 4 tetrahedra are corner-linked on all sides. Corner-linked on all sides means that each tetrahedron is linked to one corner of another tetrahedron across all four corners. The tetrahedra with corners linked on all sides preferably form a tetrahedral network.
- the DN 4 tetrahedra and the EN 4 tetrahedra are arranged alternately. In other words, a DN 4 tetrahedron is linked to four EN 4 tetrahedra via its corners and vice versa. In particular, a DN 4 tetrahedron has no direct connection to another DN 4 tetrahedron. In particular, an EN 4 tetrahedron has no direct connection to another EN 4 tetrahedron.
- the crystal structure of the host structure has six-rings.
- the six-rings are arranged in a layer along the [100] direction.
- a six-ring includes in particular three DN 4 tetrahedra and three EN 4 tetrahedra.
- the crystal structure of the host structure has four-rings.
- a four-ring preferably comprises two DN 4 tetrahedra and two EN 4 tetrahedra.
- the crystal structure of the host structure has eight-rings.
- a ring of eight preferably comprises four DN 4 tetrahedra and four EN 4 tetrahedra.
- the four-rings and the eight-rings are arranged in a layer along the [001] direction.
- the M atoms are arranged within the figure-of-eight rings.
- the M atoms have two different crystallographic positions.
- the crystal structure of the host structure has Li 2 O dumbbells.
- the Li 2 O dumbbells are arranged in channels formed by the four-rings.
- the Li 2 O dumbbells are arranged, for example, between the layers of four-rings and eight-rings along the [001 ⁇ ] direction.
- a Li 2 O dumbbell is preferably designed to be linear.
- a shape that has a main direction of extension is usually referred to as linear. In other words, a Li2O dumbbell is not angled.
- the Li2O dumbbells are particularly isolated.
- the Li atoms and the O atoms of one Li 2 O dumbbell have no coordination and/or covalent bond to Li atoms and/or O atoms of another Li 2 O dumbbell.
- the host structure has a BCT zeolite-like structure.
- a BCT zeolite has four, six and eight rings made of tetrahedra.
- the crystal structure of the host structure is homeotypic to the crystal structure of the compound Sr4Li2Si4N8O.
- Crystal structures are particularly referred to as homeotypic if structural units of the crystal structures, for example tetrahedrons, can be assigned to one another in such a way that they are linked to one another in the same way and occupy the same point positions, but have different stoichiometric formulas.
- the phosphor has the molecular formula M 4-x A x [D 2 E 2 N 8 ] ⁇ Li 2 O. For example, this applies: 0.0001 ⁇ x ⁇ 0.025, preferably 0.001 ⁇ x ⁇ 0.015.
- the molecular formula M 4-x A x [D 2 E 2 N 8 ] ⁇ Li 2 O is in particular equivalent to the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A.
- the molecular formula M 4- x A x [D 2 E 2 N 8 ] ⁇ Li 2 O can be used to illustrate that the elements D, E and N form a framework structure.
- the elements M, A, Li and O are located in the interstices of the framework structure.
- the molecular formula M 4-x A x [D 2 E 2 N 8 ] ⁇ Li 2 O can clarify that the elements Li and O in the form of Li 2 O dumbbells are present in the crystal structure.
- the phosphor has the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the phosphor absorbs electromagnetic radiation in the blue to ultraviolet range of the electromagnetic spectrum.
- the phosphor absorbs electromagnetic radiation in the wavelength range from 350 nanometers to 500 nanometers inclusive, preferably in the wavelength range from 400 nanometers to 500 nanometers inclusive.
- the phosphor absorbs electromagnetic radiation in the wavelength range from 430 nanometers to 480 nanometers inclusive.
- the phosphor absorbs electromagnetic radiation that corresponds to the excitation wavelength.
- electromagnetic radiation emitted by the phosphor has an emission spectrum with an emission peak with an emission maximum in the wavelength range from 515 nanometers to 615 nanometers inclusive.
- the emission maximum is preferably in the wavelength range from and including 535 nanometers up to and including 585 nanometers, particularly preferably in the wavelength range from 555 nanometers up to and including 575 nanometers.
- the emission maximum is around 565 nanometers.
- the emission spectrum is an intensity distribution of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor after excitation with electromagnetic radiation of the excitation wavelength.
- the emission spectrum is usually represented in the form of a diagram in which a spectral intensity or a spectral radiation flux per wavelength interval (“spectral intensity/spectral Radiation flux”) of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor is shown as a function of the wavelength the spectral radiation flux is plotted.
- the phosphor with an emission maximum in the wavelength range from 515 nanometers to 615 nanometers inclusive is used in particular in a radiation-emitting component that is used for general lighting. Due to its emission in this wavelength range, the phosphor preferably leads to a higher efficiency, in particular a higher color rendering index, of the radiation-emitting component.
- the electromagnetic radiation emitted by the phosphor has a dominant wavelength between and including 550 nanometers including 580 nanometers.
- the dominant wavelength is between 560 nanometers and 580 nanometers inclusive.
- the dominant wavelength is preferably between 565 nanometers and 575 nanometers inclusive.
- the dominant wavelength is approximately 571 nanometers.
- the intersection of the straight line with the spectral color line delimiting the CIE standard diagram denotes the dominant wavelength of the electromagnetic radiation.
- the dominance wavelength differs from the wavelength of the emission maximum.
- the emission peak has a half-width between 80 nanometers and 100 nanometers inclusive.
- the half-width is preferably in the range of 85 nanometers and 95 nanometers inclusive.
- the half-width is approximately 89 nanometers.
- half-width refers to a curve with a maximum, such as the emission spectrum, where the half-width is the area on the x-axis that corresponds to the two y-values that correspond to half the maximum.
- the emission peak in the emission spectrum of the phosphor has more than one band, in particular two bands.
- the gangs are for example, due to different point positions that can be occupied by element A.
- a process for producing a phosphor is also specified.
- the phosphor described here is produced using the process.
- Features and embodiments that are described in connection with the phosphor therefore also apply to the method and vice versa.
- the phosphor has the molecular formula M 4 Li 2 D2E2N 8 O:A, where M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements, D is an element or a combination of Elements selected from the group formed by Al and Ga, E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb and A is at least one activator element.
- the method includes the steps of providing educts, mixing the educts to form a educt mixture and heating the educt mixture.
- the steps are preferably carried out in the order given.
- the method to produce a mixture which comprises or consists of the phosphor.
- Other components of the mixture can be, for example, starting materials that did not react during the production of the phosphor, impurities and/or secondary phases that were formed during the production.
- the starting materials are selected from the following group: elements of M, Li, D, E and A, oxides of M, Li, D, E and A, nitrides of M, Li, D, E and A , carbonates of M, Li, D, E and A.
- the elements of M, Li, D, E and A are in particular M, Li, D, E and A in their elemental form.
- nitrides can be complex nitrides.
- a complex nitride is, for example, a ternary nitride, i.e. a nitride that has two other chemical elements in addition to nitrogen.
- nitrides of M, Li, E and D and/or oxides of M, Li and D and/or carbonates of M, Li and D, an oxide of A and elements of E and Li are used as starting material.
- the educt mixture is heated to a temperature between 800 ° C and 1100 ° C inclusive.
- the educt mixture is heated to a temperature between 850 ° C and 1050 ° C inclusive, preferably to a temperature between 900 ° C and 1000 ° C inclusive.
- the educt mixture is heated under a protective gas atmosphere.
- the protective gas atmosphere is an atmosphere of N 2 .
- heating the reaction mixture leads to an excess pressure of the protective gas during the reaction.
- the educt mixture is heated for a time of 50 hours up to and including 200 hours, in particular for a time of 80 hours up to and including 120 hours. For example, heating occurs for a period of approximately 100 hours.
- elemental Li is used as starting material.
- Elemental Li becomes liquid especially at a temperature above 180 °C. It can therefore be used both as a starting material and as a flux in the process described here.
- a radiation-emitting component is also specified.
- the phosphor described above is suitable and intended for use in a radiation-emitting component described here.
- Features and embodiments that are described in connection with the phosphor and/or the method also apply to the radiation-emitting component and vice versa.
- the radiation-emitting component comprises a semiconductor chip, which emits electromagnetic radiation of a first wavelength range during operation, and a conversion element with the previously described phosphor.
- the phosphor converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, which is at least partially different from the first wavelength range.
- the electromagnetic radiation of the first wavelength range serves in particular as the excitation wavelength of the phosphor.
- the radiation-emitting component is, for example, a light-emitting diode (LED).
- the semiconductor chip comprises an active semiconductor layer sequence which contains an active region which generates the electromagnetic radiation of the first wavelength range during operation of the component.
- the semiconductor chip is, for example, a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
- the electromagnetic radiation of the first wavelength range is emitted through a radiation exit surface of the semiconductor chip.
- the semiconductor chip emits electromagnetic radiation in the blue to ultraviolet range of the electromagnetic spectrum during operation.
- the semiconductor chip emits electromagnetic radiation with a wavelength of approximately 448 nanometers.
- the conversion element has a further phosphor.
- the further phosphor converts in particular the electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range.
- the third wavelength range is preferably at least partially different from the first wavelength range and/or the second wavelength range.
- the conversion element has no further radiation-converting component, such as the additional phosphor.
- a mixed light that is emitted by the radiation-emitting component is composed of the electromagnetic radiation of the first wavelength range, the second wavelength range and/or the third wavelength range.
- the radiation-emitting component emits mixed light with a color temperature in the range from 4000 K to 7000 K inclusive, for example with a color temperature of approximately 5000 K.
- the mixed light is warm white, neutral white or cold white mixed light.
- the radiation-emitting component emits mixed light that has the color temperature of daylight.
- a color locus of the mixed light is close to the Planck curve.
- the Planck curve is used in particular to determine the color temperature of a radiation-emitting component.
- the Planck curve can be represented as part of the CIE standard diagram and is based on a Planck radiator.
- a radiation-emitting component can advantageously be provided which has a high color rendering index (CRI).
- CRI color rendering index
- a single phosphor in the conversion element is sufficient to achieve the high color rendering index.
- a further phosphor is advantageously not necessary. In comparison with a radiation-emitting component with a silicate phosphor in the conversion element, for example, an approximately 6% higher color rendering index is observed.
- Figure 1 shows a schematic representation of a phosphor according to an exemplary embodiment.
- Figures 2 to 5 show schematic sections of a host structure of a phosphor according to an exemplary embodiment.
- Figures 6 and 7 each show an emission spectrum of a phosphor according to an exemplary embodiment.
- Figure 8 shows schematically various steps of a method for producing a phosphor according to an exemplary embodiment.
- Figure 9 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component according to an exemplary embodiment.
- Figure 10 shows emission spectra of radiation-emitting components according to an exemplary embodiment and a comparative example.
- Figure 11 shows a refined powder diffractogram of a phosphor according to an exemplary embodiment.
- the phosphor 1 according to the exemplary embodiment of FIG. 1 obeys the molecular formula M 4 Li2D2E 2 N8O:A, where M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements, D is an element or a combination of elements selected from the group formed by Al and Ga, E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb and A is at least one activator element.
- the phosphor 1 has the molecular formula Ba4Li 2 Al 2 Ta2N 8 O:Eu 2+ .
- the phosphor 1 of Figure 1 is in the form of particles.
- the particles in particular have a grain size between 500 nanometers and 100 micrometers inclusive.
- a crystal structure of the host structure 2 of the phosphor 1 according to the exemplary embodiment with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ is shown in various schematic views in Figures 2 to 5.
- the host structure 2 in the present case comprises AlN 4 tetrahedrons 3 and TaN 4 tetrahedrons 4, as can be seen from FIG. 2.
- the host structure is shown from the [001 ⁇ ] direction.
- the AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are corner-linked on all sides.
- An AlN 4 tetrahedron 3 is linked via its four corners to form four TaN 4 tetrahedra 4 and vice versa.
- the Al atoms and the Ta atoms are arranged in the host structure 2. In other words, there is no mixed occupation of the point positions of the Al atoms and the Ta atoms.
- the AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are each spanned by four N atoms.
- Ba atoms 5 and Li 2 O dumbbells 6 are arranged in the spaces between the tetrahedral network.
- the crystal structure of the host structure 2 has two different point positions for the Ba atoms 5.
- the activator element A in this case Eu 2+ , occupies the point positions of the Ba atoms.
- Figure 3 like Figure 2, shows a section of the host structure 2, but only the AlN4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are shown here.
- the host structure is shown from the [001 ⁇ ] direction.
- the AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are arranged alternately.
- the tetrahedral network has four rings 7 made up of two AlN 4 tetrahedra 3 and two TaN 4 tetrahedra 4. Furthermore, the tetrahedral network comprises figure-8 rings 8 made up of four AlN 4 tetrahedra 3 and four TaN 4 tetrahedra 4.
- the Ba atoms 5 are arranged within the figure-eight rings 8. The tips of the AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 point in the [001 ⁇ ] direction (in Figure 3 towards the back of the sheet) below). 4 shows a further section of the host structure 2 of the phosphor with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the section is shown here from the [01 ⁇ 0] direction.
- the four-rings 7 in the previously described tetrahedral network form channels 9.
- Li 2 O dumbbells 6 are arranged in the channels 9.
- the Li 2 O dumbbells 6 are linear.
- a Li atom 10 is arranged between two oxygen atoms 11.
- the Li 2 O dumbbells 6 are isolated.
- the Li 2 O dumbbells form 6 strands in the channels formed by the four-rings 7.
- the host structure 2 has six-rings 12 from the [1 ⁇ 00] direction, as shown in FIG.
- a six-ring 12 includes three AlN 4 tetrahedra 3 and three TaN 4 tetrahedra 4.
- the exemplary embodiment of the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ crystallizes in the orthorhombic space group Pnnm. In a unit cell there are two formula units of the host structure 2 with the Molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O included.
- the crystal structure structure of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O is isotypic to that of Sr 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O.
- Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O is homeotypic to the compound Sr 4 Li 2 Si 4 N 8 O.
- the host structure 2 has a BCT zeolite-like structure.
- Table 1 Crystallographic data of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . Table 1 shows the measured section of the reciprocal space beyond the boundaries of the associated Miller indices (hkl).
- Tables 2 and 3 show the crystallographic position parameters and the anisotropic deflection parameters of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the Wyckoff position describes the symmetry of the point positions according to RWG Wyckoff.
- x, y and z indicate the atomic positions.
- U ani is the radius of the anisotropic deflection parameters of the respective atom.
- U eq is the radius of the isotropic deflection parameters of the respective atom.
- Table 2 Crystallographic position parameters of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- Table 3 Anisotropic deflection parameters of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the exemplary embodiment of the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ leads to the emission spectrum E1, which is shown in FIG. 6.
- the emission spectrum E1 is shown in a range from 450 nanometers to 750 nanometers inclusive.
- the emission spectrum E1 has an emission peak with an emission maximum ⁇ max at approximately 565 nanometers.
- the full width at half maximum (FWHM) of the emission peak is approximately 89 nanometers.
- a dominant wavelength ⁇ dom of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ is approximately 571 nanometers.
- Table 4 Selected optical data of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . 7 shows an emission spectrum E2 of the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the wavelength of the emitted electromagnetic radiation is not given in nanometers but in electron volts (eV) and reciprocal centimeters (cm -1 ).
- the emission spectrum E2 is in one Range from 3 eV up to and including 1 eV or from 24066 cm -1 up to and including 8066 cm -1 shown.
- Two simulated Gaussian curves G1 and G2 are also shown in FIG.
- An addition of the simulated Gaussian curves G1 and G2 agrees with the measured emission spectrum E2. From the fact that the emission spectrum E2 can be composed of the two simulated Gaussian curves G1 and G2, it can be concluded that the activator element Eu 2+ occupies both crystallographic point positions of the Ba atoms 5. This creates two emission bands, which are reflected in the simulated Gaussian curves G1 and G2.
- a method for producing a phosphor 1 according to an exemplary embodiment is described in connection with FIG. 8.
- starting materials of the phosphor 1 with the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A are provided.
- the starting materials used here are oxides or carbonates of M, Li, D, E and A, in particular complex nitrides of M, Li, D, E and A and/or the elements of M, Li, D, E and A.
- the starting materials Ba 3 N 2 , Ba 2 TaN 3 , Al 2 O 3 , Li 3 N, Li 2 CO 3 , Ta, LiN 3 , AlN, Li 2 O, Li, Eu 2 O 3 can be used in selected combinations .
- a second process step S2 the educts of the phosphor 1 are mixed to form a educt mixture and transferred to a reaction vessel.
- the educt mixture is then heated to a temperature of 800 ° C to 1100 ° C inclusive for a period of 50 hours up to and including 200 hours.
- Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ For the synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ , Ba 3 N 2 , Al 2 O 3 , Li 3 N and elemental Li are used Ratio of 2:3:12:14 and Eu 2 O 3 as a precursor for the activator element are intimately mixed in a glovebox under a protective gas atmosphere, in particular an N 2 atmosphere, and transferred to a tantalum ampoule with a base. The tantalum ampoule is welded to a corresponding lid using an arc welding system. The sealed tantalum ampoule is then placed in a quartz tube filled with argon and heated to 900 °C for 100 hours.
- a protective gas atmosphere in particular an N 2 atmosphere
- Table 5 summarizes the initial weights for the synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the tantalum atoms in the compound come partly from the tantalum ampoule in which the reaction is carried out.
- Table 5 Weights for the synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- These starting materials are intimately mixed in a glovebox under a protective gas atmosphere, in particular an N 2 atmosphere, and transferred to a tantalum ampoule with a base. The tantalum ampoule is welded to a corresponding lid using an arc welding system.
- the sealed tantalum ampoule is then placed in a quartz tube filled with argon and heated to 950 °C for 100 hours. Heating the reactant mixture in a sealed tantalum ampoule leads to an overpressure of the protective gas during the reaction.
- Tables 6 and 7 summarize the initial weights for the alternative synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the tantalum atoms in the compound come partly from the tantalum ampoule in which the reaction is carried out.
- Table 6 Weights for an alternative synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- Table 7 Weights for an alternative synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the radiation-emitting component 13 has a semiconductor chip 14, which emits electromagnetic radiation of a first wavelength range during operation, and a conversion element 15.
- the semiconductor chip 14 includes a substrate 16 on which a semiconductor layer sequence 17 is epitaxially grown.
- the semiconductor layer sequence 17 includes an active region 18, which generates the electromagnetic radiation of the first wavelength range during operation of the component.
- the electromagnetic radiation of the first wavelength range is electromagnetic radiation in the ultraviolet to blue wavelength range of the electromagnetic spectrum.
- the semiconductor chip 14 emits electromagnetic radiation with a dominant wavelength of approximately 447 nanometers.
- the conversion element 15 is arranged downstream of the semiconductor chip 14 and includes the phosphor 1. However, it is also possible for the conversion element 15 to be arranged differently in the radiation-emitting component 13.
- the conversion element 15 can have a further phosphor 19. Alternatively, it is possible that the Conversion element 15 has no further radiation-converting component.
- the phosphor 1 converts the electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range.
- the second wavelength range is at least partially different from the first wavelength range.
- the further phosphor 19 converts the electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range.
- the third wavelength range is at least partially different from the first wavelength range and/or the second wavelength range.
- the radiation-emitting component 13 according to the present exemplary embodiment emits in particular white mixed light, which is composed of the electromagnetic radiation of the first wavelength range, the second wavelength range and, in the case that the further phosphor 19 is present in the conversion element 15, of the third wavelength range.
- part of the electromagnetic radiation of the first wavelength range is not converted in the conversion element 15.
- the radiation-emitting component 13 emits electromagnetic radiation with the emission spectrum T1, which is shown in FIG. 10.
- Figure 10 also shows an emission spectrum T2 from one radiation-emitting component 13 with Sr 2 Li 4 Si 3 O 4 N 4 :Eu2+ is emitted as phosphor 1.
- Both radiation-emitting components 13 generate white mixed light with a color temperature (CCT, "correlated color temperature" of approximately 5000 K.
- the radiation-emitting component 13 with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ shows a around three points higher color rendering index (CRI) than the radiation-emitting component 13 with Sr 2 Li 4 Si 4 O 4 N 4 :Eu 2+ .
- the color rendering index is improved by 6% with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ as a phosphor.
- the properties of the radiation-emitting components 13 with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ (exemplary embodiment) and Sr 2 Li 4 Si 4 O 4 N 4 :Eu 2+ (comparative example) as phosphor 1 are in the table 8 summarized.
- Table 8 Properties of the radiation-emitting components 13 with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ and Sr 2 Li 4 Si 3 O 4 N 4 :Eu 2+ .
- 11 shows a Rietveld-refined powder diffractogram R1 of a phosphor 1 according to an exemplary embodiment, in this case Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the intensity is plotted against the diffraction angle 2 ⁇ in degrees.
- the white line corresponds to the calculated diffractogram D1.
- the black stars indicate the measured Diffractogram D2 again.
- Line D3 is the difference plot of the values of curves D1 and D2.
- Markings D4 represent the theoretical reflex positions of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ .
- the D5 markings correspond to the theoretical reflex positions of TaO.
- the powder diffractogram R1 shows that in addition to the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ , TaO was also formed.
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Abstract
Description
Beschreibung LEUCHTSTOFF, VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG UND STRAHLUNGSEMITTIERENDES BAUELEMENT Es werden ein Leuchtstoff und ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs angegeben. Ferner wird ein strahlungsemittierendes Bauelement beschrieben. Es ist unter anderem eine Aufgabe, einen Leuchtstoff mit erhöhter Effizienz bereitzustellen. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtstoffs und ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einer hohen Effizienz bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Summenformel M4Li2D2E2N8O:A auf. Hier und im Folgenden werden Leuchtstoffe anhand von Summenformeln beschrieben. Die in den Summenformeln aufgeführten Elemente liegen dabei in geladener Form vor. Hier und im Folgenden sind mit Elementen und/oder Atomen in Bezug auf die Summenformeln der Leuchtstoffe somit Ionen in Form von Kationen und Anionen gemeint, auch wenn dies nicht explizit angegeben ist. Dies gilt auch für Elementsymbole, wenn diese der Übersichtlichkeit halber ohne Ladungszahl angegeben werden. Es ist bei den angegebenen Summenformeln möglich, dass der Leuchtstoff weitere Elemente beispielsweise in Form von Verunreinigungen aufweist. Zusammengenommen weisen diese Verunreinigungen höchstens 5 Mol-%, insbesondere höchstens 1 Mol-%, bevorzugt höchstens 0,1 Mol-% auf. Der Leuchtstoff liegt in der Regel nach außen hin ungeladen vor. Das bedeutet, dass im Leuchtstoff nach außen hin ein vollständiger Ladungsausgleich zwischen positiven und negativen Ladungen bestehen kann. Es ist aber auch möglich, dass der Leuchtstoff formell in geringem Maße keinen vollständigen Ladungsausgleich aufweist. Description FLUORESCENT, METHOD FOR PRODUCING IT AND RADIATION-EMITTING COMPONENT A phosphor and a method for producing a phosphor are specified. Furthermore, a radiation-emitting component is described. It is, among other things, a task to provide a phosphor with increased efficiency. In addition, a method for producing such a phosphor and a radiation-emitting component with high efficiency are to be provided. According to one embodiment, the phosphor has the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A. Here and below, phosphors are described using molecular formulas. The elements listed in the molecular formulas are in charged form. Here and in the following, elements and/or atoms in relation to the molecular formulas of the phosphors mean ions in the form of cations and anions, even if this is not explicitly stated. This also applies to element symbols if they are given without a charge number for the sake of clarity. Given the molecular formulas given, it is possible that the phosphor has other elements, for example in the form of impurities. Taken together, these impurities have at most 5 mol%, in particular at most 1 mol%, preferably at most 0.1 mol%. The phosphor is usually uncharged on the outside. This means that there can be a complete charge balance between positive and negative charges in the phosphor to the outside. However, it is also possible that the phosphor does not formally have a complete charge balance to a small extent.
Gemäß einer Ausführungsform ist M ein Element oder eine Kombination von Element ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente. According to one embodiment, M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements.
Mit dem Begriff „Wertigkeit" in Bezug auf ein bestimmtes Element ist vorliegend gemeint, wie viele Elemente mit einfacher entgegengesetzter Ladung in einer chemischen Verbindung benötigt werden, um einen Ladungsausgleich zu erzielen. Somit umfasst der Begriff „Wertigkeit" die Ladungszahl des Elements. In the present case, the term “valence” in relation to a specific element means how many elements with a simple opposite charge are required in a chemical compound to achieve charge balance. The term “valence” therefore includes the charge number of the element.
Elemente mit der Wertigkeit zwei werden als zweiwertige Elemente bezeichnet. Zweiwertige Elemente sind häufig in chemischen Verbindungen zweifach positiv geladen und besitzen eine Ladungszahl von +2. Ein Ladungsausgleich in einer chemischen Verbindung kann beispielsweise über zwei weitere Elemente, die einfach negativ geladen sind, oder ein weiteres Element, das zweifach negativ geladen ist, stattfinden. Elements with a valence of two are called bivalent elements. Divalent elements are often doubly positively charged in chemical compounds and have a charge number of +2. A charge balance in a chemical compound can take place, for example, via two additional elements that are single negatively charged, or another element that is doubly negatively charged.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Al und Ga. Insbesondere ist D ein dreiwertiges Element. Beispielsweise ist D dreifach positiv geladen und besitzt eine Ladungszahl von +3. Bevorzugt ist D Al. Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Ta und Nb. Insbesondere ist E ein fünfwertiges Element. Beispielsweise ist E fünffach positiv geladen und besitzt eine Ladungszahl von +5. Bevorzugt ist E Ta. According to one embodiment of the phosphor, D is an element or a combination of elements selected from the group formed by Al and Ga. In particular, D is a trivalent element. For example, D is triple positively charged and has a charge number of +3. D Al is preferred. According to one embodiment of the phosphor, E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb. In particular, E is a pentavalent element. For example, E is five times positively charged and has a charge number of +5. E Ta is preferred.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist A zumindest ein Aktivator-Element. Bevorzugt umfasst der Leuchtstoff eine Wirtsstruktur, in die Fremdelemente als Aktivator-Elemente eingebracht sind. Die Wirtsstruktur verändert die elektronische Struktur des Aktivator-Elements so, dass elektromagnetische Strahlung einer Anregungswellenlänge, die von dem Leuchtstoff absorbiert wird, einen elektronischen Übergang von einem Grundzustand in einen angeregten Zustand in dem Leuchtstoff hervorruft. Unter Aussenden von elektromagnetischer Strahlung mit einem Emissionsspektrum geht der Leuchtstoff wieder in den Grundzustand über. Der Leuchtstoff kann eine einzige Sorte Fremdelemente als Aktivator-Element aufweisen oder auch mehrere Sorten Fremdelemente als Aktivator-Elemente. Beispielsweise weist der Leuchtstoff nur Ce oder Eu als Fremdelemente oder Ce und Eu als Fremdelemente auf. According to one embodiment of the phosphor, A is at least one activator element. The phosphor preferably comprises a host structure into which foreign elements are introduced as activator elements. The host structure alters the electronic structure of the activator element such that electromagnetic radiation of an excitation wavelength absorbed by the phosphor causes an electronic transition from a ground state to an excited state in the phosphor. By emitting electromagnetic radiation with an emission spectrum, the phosphor returns to its ground state. The phosphor can have a single type of foreign element as an activator element or several types of foreign elements as activator elements. For example, the phosphor has only Ce or Eu as foreign elements or Ce and Eu as foreign elements.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Summenformel M4Li2D2E2N8O:A auf, wobei M ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist, D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Al und Ga ist, E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Ta und Nb ist und A zumindest ein Aktivator-Element ist. Der Leuchtstoff weist insbesondere ein verbessertes photometrisches Strahlungsäquivalent auf. Das photometrische Strahlungsäquivalent (LER, engl. „luminous efficacy of radiation") des Leuchtstoffs ist der Quotient aus einem Lichtstrom, der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung, und der Strahlungsleistung der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung. Je größer das photometrische Strahlungsäquivalent ist, desto größer ist der für das Auge nutzbare Lichtstrom bei gegebener Leistung. According to one embodiment, the phosphor has the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A, where M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements, D is an element or a combination of elements selected is from the group formed by Al and Ga, E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb and A is at least one activator element. In particular, the phosphor has an improved photometric radiation equivalent. The photometric radiation equivalent (LER, English "luminous efficacy of radiation") of the phosphor is the quotient of a luminous flux, the electromagnetic radiation emitted by the phosphor, and the radiant power of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor. The greater the photometric radiation equivalent, the greater the luminous flux that can be used by the eye for a given power.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist M ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Ca, Sr und Ba. Bei diesen Elementen handelt es sich insbesondere um zweiwertige Elemente. Beispielsweise ist M Ba. According to one embodiment of the phosphor, M is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ca, Sr and Ba. These elements are in particular bivalent elements. For example, M is Ba.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist A ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Eu, Ce, Mn, Cr, Ni, Bi, Tb und Yb. Insbesondere ist A ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Eu und Ce. Eu liegt dabei insbesondere in der Form Eu2+ vor. Ce liegt dabei insbesondere in der Form Ce3+ vor. Mn liegt dabei insbesondere in der Form Mn4+ vor. Cr liegt dabei insbesondere in der Form Cr3+ vor. Ni liegt dabei insbesondere in der Form Ni2+ vor. Bi liegt dabei insbesondere in der Form Bi3+ vor. Tb liegt dabei insbesondere in der Form Tb3+ vor. Yb liegt dabei insbesondere in der Form Yb3+ vor. Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist A einen Anteil von einschließlich 0,01 mol% bis einschließlich 10 mol% bezogen auf das Element M auf. Bevorzugt weist A einen Anteil von einschließlich 0,1 mol% bis einschließlich 6 mol% bezogen auf das Element M auf. According to one embodiment of the phosphor, A is an element or a combination of elements selected from the group formed by Eu, Ce, Mn, Cr, Ni, Bi, Tb and Yb. In particular, A is an element or a combination of elements selected from the group formed by Eu and Ce. Eu is particularly present in the form Eu 2+ . Ce is particularly in the form Ce 3+ . Mn is in particular in the form Mn 4+ . Cr is present in particular in the form Cr 3+ . Ni is particularly present in the form Ni 2+ . Bi is particularly present in the form Bi 3+ . Tb is present in particular in the form Tb 3+ . Yb is particularly in the form Yb 3+ . According to one embodiment of the phosphor, A has a proportion of 0.01 mol% to 10 mol% inclusive, based on the element M. A preferably has a proportion of 0.1 mol% to 6 mol% inclusive, based on the element M.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist eine Kristallstruktur der Wirtsstruktur des Leuchtstoffs eine orthorhombische Raumgruppe auf. Beispielsweise weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur des Leuchtstoffs die Raumgruppe Pnnm auf. According to an embodiment of the phosphor, a crystal structure of the host structure of the phosphor has an orthorhombic space group. For example, the crystal structure of the host structure of the phosphor has the space group Pnnm.
Die Kristallstruktur ist dabei eine Beschreibung einer Anordnung der Atome beziehungsweise Ionen in einem kristallinen Material. Die Kristallstruktur ist aus einer dreidimensionalen Elementarzelle aufgebaut, die sich in der Regel periodisch wiederholt. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Elementarzelle um die kleinste wiederkehrende Einheit der Kristallstruktur der Wirtsstruktur. Die Elemente A, M, Li, D, E, N und 0 besetzen in der Elementarzelle jeweils festgelegte Plätze, die auch als Punktlagen bezeichnet werden. Die Elemente A und M können äquivalente Punktlagen besetzen. Das heißt, es befindet sich entweder A oder M auf dem Platz, der durch die Punktlage des Elements M beschrieben wird. Alternativ können A und M unterschiedliche Punktlagen besetzen. Insbesondere wird das Element A aufgrund eines nicht signifikanten Beitrags zur Streudichte bei einer Strukturbestimmung häufig nicht berücksichtigt. The crystal structure is a description of an arrangement of the atoms or ions in a crystalline material. The crystal structure is made up of a three-dimensional unit cell, which usually repeats itself periodically. In other words, the unit cell is the smallest repeating unit of the crystal structure of the host structure. The elements A, M, Li, D, E, N and 0 each occupy fixed positions in the unit cell, which are also referred to as point positions. The elements A and M can occupy equivalent point positions. This means that either A or M is located in the space described by the point position of the element M. Alternatively, A and M can occupy different point locations. In particular, element A is often not taken into account in a structure determination due to its insignificant contribution to the scattering density.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur DN4-Tetraeder auf. Die DN4-Tetraeder weisen insbesondere eine Tetraederlücke auf. Die Tetraederlücke ist ein Bereich im Inneren des jeweiligen Tetraeders. Beispielsweise wird mit dem Begriff „Tetraederlücke" der Bereich im Inneren des Tetraeders bezeichnet, der frei bleibt, wenn in die Ecken des Tetraeders gedanklich sich berührende Kugeln gesetzt werden. According to one embodiment of the phosphor, the crystal structure of the host structure has DN 4 tetrahedra. The DN 4 tetrahedra in particular have a tetrahedral gap. The tetrahedral gap is an area inside the respective tetrahedron. For example, the term "tetrahedral gap" refers to the area inside the tetrahedron that remains free when mentally touching balls are placed in the corners of the tetrahedron.
Die N-Atome der DN4-Tetraeder spannen das Tetraeder auf, wobei sich in der Tetraederlücke des aufgespannten Tetraeders das D-Atom befindet. Mit anderen Worten sind die Tetraeder um das D-Atom zentriert. Das D-Atom ist tetraederförmig von vier N-Atomen umgeben. Insbesondere haben alle N-Atome, die das Tetraeder aufspannen, einen ähnlichen Abstand zu dem D-Atom, das sich in der Tetraederlücke befindet. The N atoms of the DN 4 tetrahedra span the tetrahedron, with the D atom located in the tetrahedral gap of the spanned tetrahedron. In other words, the tetrahedra are centered around the D atom. The D atom is surrounded by four N atoms in a tetrahedron shape. In particular, all N atoms that span the tetrahedron are at a similar distance to the D atom that is in the tetrahedral gap.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur EN4-Tetraeder auf. Insbesondere weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur DN4-Tetraeder und EN4-Tetraeder auf. Die EN4-Tetraeder weisen insbesondere eine Tetraederlücke auf. Die N-Atome der EN4- Tetraeder spannen das Tetraeder auf, wobei sich in der Tetraederlücke des aufgespannten Tetraeders das E-Atom befindet. Mit anderen Worten sind die Tetraeder um das E-Atom zentriert. Das E-Atom ist tetraederförmig von vier N-Atomen umgeben. Insbesondere haben alle N-Atome, die das Tetraeder aufspannen, einen ähnlichen Abstand zu dem E-Atom, das sich in der Tetraederlücke befindet. According to a further embodiment of the phosphor, the crystal structure of the host structure has EN 4 tetrahedrons. In particular, the crystal structure of the host structure has DN 4 tetrahedrons and EN 4 tetrahedrons. The EN 4 tetrahedra in particular have a tetrahedral gap. The N atoms of the EN 4 tetrahedron span the tetrahedron, with the E atom located in the tetrahedral gap of the spanned tetrahedron. In other words, the tetrahedra are centered around the E atom. The E atom is surrounded by four N atoms in a tetrahedron shape. In particular, all N atoms that span the tetrahedron are at a similar distance to the E atom that is located in the tetrahedral gap.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs liegen die DN4- Tetraeder und/oder die EN4-Tetraeder allseitig eckenverknüpft vor. Allseitig eckenverknüpft bedeutet, dass jedes Tetraeder über alle vier Ecken mit jeweils einer Ecke eines anderen Tetraeders verknüpft ist. Die allseitig eckenverknüpften Tetraeder bilden bevorzugt ein Tetraedernetz aus. Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs sind die DN4- Tetraeder und die EN4-Tetraeder alternierend angeordnet. Mit anderen Worten ist ein DN4-Tetraeder über seine Ecken mit vier EN4-Tetraedern verknüpft und umgekehrt. Ein DN4- Tetraeder weist insbesondere keine direkte Verknüpfung zu einem weiteren DN4-Tetraeder auf. Ein EN4-Tetraeder weist insbesondere keine direkte Verknüpfung zu einem weiteren EN4- Tetraeder auf. According to one embodiment of the phosphor, the DN 4 tetrahedra and/or the EN 4 tetrahedra are corner-linked on all sides. Corner-linked on all sides means that each tetrahedron is linked to one corner of another tetrahedron across all four corners. The tetrahedra with corners linked on all sides preferably form a tetrahedral network. According to one embodiment of the phosphor, the DN 4 tetrahedra and the EN 4 tetrahedra are arranged alternately. In other words, a DN 4 tetrahedron is linked to four EN 4 tetrahedra via its corners and vice versa. In particular, a DN 4 tetrahedron has no direct connection to another DN 4 tetrahedron. In particular, an EN 4 tetrahedron has no direct connection to another EN 4 tetrahedron.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur Sechser-Ringe auf. Insbesondere sind die Sechser-Ringe in einer Schicht entlang der [100]-Richtung angeordnet. Ein Sechser-Ring umfasst insbesondere drei DN4-Tetraeder und drei EN4-Tetraeder. According to one embodiment of the phosphor, the crystal structure of the host structure has six-rings. In particular, the six-rings are arranged in a layer along the [100] direction. A six-ring includes in particular three DN 4 tetrahedra and three EN 4 tetrahedra.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur Vierer-Ringe auf. Ein Vierer-Ring umfasst bevorzugt zwei DN4-Tetraeder und zwei EN4-Tetraeder. According to one embodiment of the phosphor, the crystal structure of the host structure has four-rings. A four-ring preferably comprises two DN 4 tetrahedra and two EN 4 tetrahedra.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur Achter-Ringe auf. Ein Achter-Ring umfasst bevorzugt vier DN4-Tetraeder und vier EN4-Tetraeder. According to an embodiment of the phosphor, the crystal structure of the host structure has eight-rings. A ring of eight preferably comprises four DN 4 tetrahedra and four EN 4 tetrahedra.
Insbesondere sind die Vierer-Ringe und die Achter-Ringe in einer Schicht entlang der [001]-Richtung angeordnet. Specifically, the four-rings and the eight-rings are arranged in a layer along the [001] direction.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs sind die M-Atome innerhalb der Achter-Ringe angeordnet. Insbesondere weisen die M-Atome zwei unterschiedliche kristallographische Lagen auf. Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur Li2O-Hanteln auf. Insbesondere sind die Li2O-Hanteln in Kanälen angeordnet, die durch die Vierer-Ringe gebildet werden. Die Li2O-Hanteln sind dabei beispielsweise zwischen den Schichten aus Vierer-Ringen und Achter-Ringen entlang der [001^]-Richtung angeordnet. Eine Li2O-Hantel ist bevorzugt linear ausgebildet. Als linear wird in der Regel eine Form bezeichnet, die eine Haupterstreckungsrichtung aufweist. Mit anderen Worten ist eine Li2O-Hantel nicht gewinkelt ausgebildet. Die Li2O- Hanteln liegen insbesondere isoliert vor. Mit anderen Worten weisen die Li-Atome und die O-Atome einer Li2O-Hantel keine koordinative und/oder kovalente Bindung zu Li-Atomen und/oder O-Atomen einer anderen Li2O-Hantel auf. Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die Wirtsstruktur eine BCT-Zeolith-artige Struktur auf. In der Regel weist ein BCT-Zeolith Vierer-, Sechser- und Achter- Ringe aus Tetraedern auf. Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs ist die Kristallstruktur der Wirtsstruktur homöotyp zur Kristallstruktur der Verbindung Sr4Li2Si4N8O. Kristallstrukturen werden insbesondere als homöotyp bezeichnet, wenn Baueinheiten der Kristallstrukturen, beispielsweise Tetraeder, einander so zugeordnet werden können, dass sie in gleicher Weise untereinander verknüpft sind und die gleichen Punktlagen besetzt werden, aber unterschiedliche stöchiometrische Formel aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Summenformel M4-xAx[D2E2N8]∙Li2O auf. Dabei gilt beispielsweise 0,0001 ≤ x ≤ 0,025, bevorzugt 0,001 ≤ x ≤ 0,015. Die Summenformel M4-xAx[D2E2N8]∙Li2O ist insbesondere äquivalent zur Summenformel M4Li2D2E2N8O:A. Mit der Summenformel M4- xAx[D2E2N8]∙Li2O kann verdeutlicht werden, dass die Elemente D, E und N eine Gerüststruktur ausbilden. In Zwischenräumen der Gerüststruktur befinden sich die Elemente M, A, Li und O. Weiterhin kann die Summenformel M4-xAx[D2E2N8]∙Li2O verdeutlichen, dass die Elemente Li und O in Form von Li2O- Hanteln in der Kristallstruktur vorliegen. Gemäß einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ auf. Gemäß einer Ausführungsform absorbiert der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung im blauen bis ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Insbesondere absorbiert der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von einschließlich 350 Nanometer bis einschließlich 500 Nanometer, bevorzugt im Wellenlängenbereich von einschließlich 400 Nanometer bis 500 Nanometer. Beispielsweise absorbiert der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von einschließlich 430 Nanometer bis einschließlich 480 Nanometer. Insbesondere absorbiert der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung, die der Anregungswellenlänge entspricht. Gemäß einer Ausführungsform weist eine von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung ein Emissionsspektrum mit einem Emissionspeak mit einem Emissionsmaximum im Wellenlängenbereich von einschließlich 515 Nanometer bis einschließlich 615 Nanometer auf. Bevorzugt liegt das Emissionsmaximum im Wellenlängenbereich von einschließlich 535 Nanometer bis einschließlich 585 Nanometer, besonders bevorzugt im Wellenlängenbereich von einschließlich 555 Nanometer bis einschließlich 575 Nanometer. Beispielsweise liegt das Emissionsmaximum bei ungefähr 565 Nanometer. According to one embodiment of the phosphor, the M atoms are arranged within the figure-of-eight rings. In particular, the M atoms have two different crystallographic positions. According to one embodiment of the phosphor, the crystal structure of the host structure has Li 2 O dumbbells. In particular, the Li 2 O dumbbells are arranged in channels formed by the four-rings. The Li 2 O dumbbells are arranged, for example, between the layers of four-rings and eight-rings along the [001 ^ ] direction. A Li 2 O dumbbell is preferably designed to be linear. A shape that has a main direction of extension is usually referred to as linear. In other words, a Li2O dumbbell is not angled. The Li2O dumbbells are particularly isolated. In other words, the Li atoms and the O atoms of one Li 2 O dumbbell have no coordination and/or covalent bond to Li atoms and/or O atoms of another Li 2 O dumbbell. According to an embodiment of the phosphor, the host structure has a BCT zeolite-like structure. As a rule, a BCT zeolite has four, six and eight rings made of tetrahedra. According to one embodiment of the phosphor, the crystal structure of the host structure is homeotypic to the crystal structure of the compound Sr4Li2Si4N8O. Crystal structures are particularly referred to as homeotypic if structural units of the crystal structures, for example tetrahedrons, can be assigned to one another in such a way that they are linked to one another in the same way and occupy the same point positions, but have different stoichiometric formulas. According to one embodiment, the phosphor has the molecular formula M 4-x A x [D 2 E 2 N 8 ]∙Li 2 O. For example, this applies: 0.0001 ≤ x ≤ 0.025, preferably 0.001 ≤ x ≤ 0.015. The molecular formula M 4-x A x [D 2 E 2 N 8 ]∙Li 2 O is in particular equivalent to the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A. The molecular formula M 4- x A x [D 2 E 2 N 8 ]∙Li 2 O can be used to illustrate that the elements D, E and N form a framework structure. The elements M, A, Li and O are located in the interstices of the framework structure. Furthermore, the molecular formula M 4-x A x [D 2 E 2 N 8 ]∙Li 2 O can clarify that the elements Li and O in the form of Li 2 O dumbbells are present in the crystal structure. According to one embodiment, the phosphor has the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . According to one embodiment, the phosphor absorbs electromagnetic radiation in the blue to ultraviolet range of the electromagnetic spectrum. In particular, the phosphor absorbs electromagnetic radiation in the wavelength range from 350 nanometers to 500 nanometers inclusive, preferably in the wavelength range from 400 nanometers to 500 nanometers inclusive. For example, the phosphor absorbs electromagnetic radiation in the wavelength range from 430 nanometers to 480 nanometers inclusive. In particular, the phosphor absorbs electromagnetic radiation that corresponds to the excitation wavelength. According to one embodiment, electromagnetic radiation emitted by the phosphor has an emission spectrum with an emission peak with an emission maximum in the wavelength range from 515 nanometers to 615 nanometers inclusive. The emission maximum is preferably in the wavelength range from and including 535 nanometers up to and including 585 nanometers, particularly preferably in the wavelength range from 555 nanometers up to and including 575 nanometers. For example, the emission maximum is around 565 nanometers.
Bei dem Emissionsspektrum handelt es sich um eine Intensitätsverteilung der vom Leuchtstoff emittierten elektromagnetischen Strahlung nach Anregung mit elektromagnetischer Strahlung der Anregungswellenlänge, üblicherweise wird das Emissionsspektrum in Form eines Diagramms dargestellt, bei dem eine spektrale Intensität oder ein spektraler Strahlungsfluss pro Wellenlängenintervall („spektrale Intensität/spektraler Strahlungsfluss") der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge X dargestellt ist. Mit anderen Worten stellt das Emissionsspektrum eine Kurve in einem Diagramm dar, bei dem auf der x-Achse die Wellenlänge und auf der y-Achse die spektrale Intensität oder der spektrale Strahlungsfluss aufgetragen ist. The emission spectrum is an intensity distribution of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor after excitation with electromagnetic radiation of the excitation wavelength. The emission spectrum is usually represented in the form of a diagram in which a spectral intensity or a spectral radiation flux per wavelength interval (“spectral intensity/spectral Radiation flux") of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor is shown as a function of the wavelength the spectral radiation flux is plotted.
Der Leuchtstoff mit einem Emissionsmaximum im Wellenlängenbereich von einschließlich 515 Nanometer bis einschließlich 615 Nanometer wird insbesondere in einem strahlungsemittierenden Bauelement, welches für die Allgemeinbeleuchtung verwendet wird, eingesetzt. Der Leuchtstoff führt dabei bevorzugt aufgrund seiner Emission in diesem Wellenlängenbereich zu einer höheren Effizienz, insbesondere einem höheren Farbwiedergabeindex, des strahlungsemittierenden Bauelements. The phosphor with an emission maximum in the wavelength range from 515 nanometers to 615 nanometers inclusive is used in particular in a radiation-emitting component that is used for general lighting. Due to its emission in this wavelength range, the phosphor preferably leads to a higher efficiency, in particular a higher color rendering index, of the radiation-emitting component.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist die von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung eine Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 550 Nanometer und einschließlich 580 Nanometer auf. Insbesondere liegt die Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 560 Nanometer und einschließlich 580 Nanometer. Bevorzugt liegt die Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 565 Nanometer und einschließlich 575 Nanometer. Beispielsweise liegt die Dominanzwellenlänge bei ungefähr 571 Nanometer. According to an embodiment of the phosphor, the electromagnetic radiation emitted by the phosphor has a dominant wavelength between and including 550 nanometers including 580 nanometers. In particular, the dominant wavelength is between 560 nanometers and 580 nanometers inclusive. The dominant wavelength is preferably between 565 nanometers and 575 nanometers inclusive. For example, the dominant wavelength is approximately 571 nanometers.
Zur Bestimmung der Dominanzwellenlänge der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung wird in dem CIE-Normdiagramm ausgehend vom Weißpunkt (x = 0,333, y = 0,333) durch den Farbort der elektromagnetischen Strahlung eine gerade Linie gezogen. Der Schnittpunkt der geraden Linie mit der das CIE-Normdiagramm begrenzenden Spektralfarblinie bezeichnet die Dominanzwellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Im Allgemeinen weicht die Dominanzwellenlänge von der Wellenlänge des Emissionsmaximums ab. To determine the dominant wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor, a straight line is drawn in the CIE standard diagram starting from the white point (x = 0.333, y = 0.333) through the color locus of the electromagnetic radiation. The intersection of the straight line with the spectral color line delimiting the CIE standard diagram denotes the dominant wavelength of the electromagnetic radiation. In general, the dominance wavelength differs from the wavelength of the emission maximum.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist der Emissionspeak eine Halbwertsbreite zwischen einschließlich 80 Nanometer und einschließlich 100 Nanometer auf. Bevorzugt liegt die Halbwertsbreite im Bereich von einschließlich 85 Nanometer und einschließlich 95 Nanometer. Beispielsweise beträgt die Halbwertsbreite ungefähr 89 Nanometer. According to one embodiment of the phosphor, the emission peak has a half-width between 80 nanometers and 100 nanometers inclusive. The half-width is preferably in the range of 85 nanometers and 95 nanometers inclusive. For example, the half-width is approximately 89 nanometers.
Der Begriff „Halbwertsbreite" bezieht sich auf eine Kurve mit einem Maximum, wie etwa das Emissionsspektrum, wobei die Halbwertsbreite derjenige Bereich auf der x-Achse ist, der zu den beiden y-Werten korrespondiert, die der Hälfte des Maximums entsprechen. The term "half-width" refers to a curve with a maximum, such as the emission spectrum, where the half-width is the area on the x-axis that corresponds to the two y-values that correspond to half the maximum.
Gemäß einer Ausführungsform des Leuchtstoffs weist der Emissionspeak in dem Emissionsspektrum des Leuchtstoffs mehr als eine Bande, insbesondere zwei Banden auf. Die Banden sind beispielsweise auf unterschiedliche Punktlagen zurückzuführen, die von dem Element A besetzt werden können. According to one embodiment of the phosphor, the emission peak in the emission spectrum of the phosphor has more than one band, in particular two bands. The gangs are for example, due to different point positions that can be occupied by element A.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs angegeben. Insbesondere wird der hier beschriebene Leuchtstoff mit dem Verfahren hergestellt. Merkmale und Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit dem Leuchtstoff beschrieben sind, gelten daher auch für das Verfahren und umgekehrt. A process for producing a phosphor is also specified. In particular, the phosphor described here is produced using the process. Features and embodiments that are described in connection with the phosphor therefore also apply to the method and vice versa.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtstoffs weist der Leuchtstoff die Summenformel M4Li2D2E2N8O:A auf, wobei M ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist, D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Al und Ga ist, E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Ta und Nb ist und A zumindest ein Aktivator-Element ist. Das Verfahren umfasst die Schritte Bereitstellen von Edukten, Vermengen der Edukte zu einem Eduktgemenge und Erhitzen des Eduktgemenges. According to one embodiment of the method for producing a phosphor, the phosphor has the molecular formula M 4 Li 2 D2E2N 8 O:A, where M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements, D is an element or a combination of Elements selected from the group formed by Al and Ga, E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb and A is at least one activator element. The method includes the steps of providing educts, mixing the educts to form a educt mixture and heating the educt mixture.
Bevorzugt werden die Schritte in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt . The steps are preferably carried out in the order given.
Insbesondere ist es möglich, dass durch das Verfahren ein Gemenge hergestellt wird, welches den Leuchtstoff umfasst oder daraus besteht. Weitere Bestandteile des Gemenges können beispielsweise Edukte sein, welche bei der Herstellung des Leuchtstoffs nicht reagiert haben, Verunreinigungen und/oder Nebenphasen, welche bei der Herstellung gebildet wurden. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Edukte ausgewählt aus der folgenden Gruppe: Elemente von M, Li, D, E und A, Oxide von M, Li, D, E und A, Nitride von M, Li, D, E, und A, Carbonate von M, Li, D, E und A. Bei den Elementen von M, Li, D, E und A handelt es sich insbesondere um M, Li, D, E und A in ihrer elementaren Form. Mit anderen Worten liegen in den Elementen von M, Li, D, E und A M, Li, D, E und A nicht in einer Verbindung vor. Bei den Nitriden kann es sich um komplexe Nitride handeln. Ein komplexes Nitrid ist beispielsweise ein ternäres Nitrid, das heißt ein Nitrid das neben Stickstoff zwei weitere chemische Elemente aufweist. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden Nitride von M, Li, E und D und/oder Oxide von M, Li und D und/oder Carbonate von M, Li und D, ein Oxid von A und Elemente von E und Li als Edukt eingesetzt. Insbesondere werden Ba3N2, Ba2TaN3, Al2O3, AlN, LiN3, Li2O, Li2CO3, Li3N, Eu2O3, elementares Li und elementares E als Edukt eingesetzt. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Eduktgemenge auf eine Temperatur zwischen einschließlich 800 °C und einschließlich 1100 °C erhitzt. Insbesondere wird das Eduktgemenge auf eine Temperatur zwischen einschließlich 850 °C und einschließlich 1050 °C, bevorzugt auf eine Temperatur zwischen einschließlich 900 °C und einschließlich 1000 °C erhitzt. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Eduktgemenge unter einer Schutzgasatmosphäre erhitzt. Beispielsweise handelt es sich bei der Schutzgasatmosphäre um eine Atmosphäre von N2. Insbesondere führt das Erhitzen des Reaktionsgemenges zu einem Überdruck des Schutzgases während der Reaktion. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Eduktgemenge für eine Zeit von einschließlich 50 Stunden bis einschließlich 200 Stunden, insbesondere für eine Zeit von einschließlich 80 Stunden bis einschließlich 120 Stunden erhitzt. Beispielsweise erfolgt das Erhitzen für eine Zeit von ungefähr 100 Stunden. In particular, it is possible for the method to produce a mixture which comprises or consists of the phosphor. Other components of the mixture can be, for example, starting materials that did not react during the production of the phosphor, impurities and/or secondary phases that were formed during the production. According to one embodiment of the process, the starting materials are selected from the following group: elements of M, Li, D, E and A, oxides of M, Li, D, E and A, nitrides of M, Li, D, E and A , carbonates of M, Li, D, E and A. The elements of M, Li, D, E and A are in particular M, Li, D, E and A in their elemental form. In other words, in the elements of M, Li, D, E and AM, Li, D, E and A are not present in a compound. The nitrides can be complex nitrides. A complex nitride is, for example, a ternary nitride, i.e. a nitride that has two other chemical elements in addition to nitrogen. According to one embodiment of the method, nitrides of M, Li, E and D and/or oxides of M, Li and D and/or carbonates of M, Li and D, an oxide of A and elements of E and Li are used as starting material. In particular, Ba 3 N 2 , Ba 2 TaN 3 , Al 2 O 3 , AlN, LiN 3 , Li 2 O, Li 2 CO 3 , Li 3 N, Eu 2 O 3 , elemental Li and elemental E are used as starting materials. According to one embodiment of the process, the educt mixture is heated to a temperature between 800 ° C and 1100 ° C inclusive. In particular, the educt mixture is heated to a temperature between 850 ° C and 1050 ° C inclusive, preferably to a temperature between 900 ° C and 1000 ° C inclusive. According to one embodiment of the process, the educt mixture is heated under a protective gas atmosphere. For example, the protective gas atmosphere is an atmosphere of N 2 . In particular, heating the reaction mixture leads to an excess pressure of the protective gas during the reaction. According to one embodiment of the method, the educt mixture is heated for a time of 50 hours up to and including 200 hours, in particular for a time of 80 hours up to and including 120 hours. For example, heating occurs for a period of approximately 100 hours.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird elementares Li als Edukt eingesetzt. Elementares Li wird insbesondere bei einer Temperatur von über 180 °C flüssig. Daher kann es in dem hier beschrieben Verfahren sowohl als Edukt als auch als Flussmittel eingesetzt werden. According to one embodiment of the process, elemental Li is used as starting material. Elemental Li becomes liquid especially at a temperature above 180 °C. It can therefore be used both as a starting material and as a flux in the process described here.
Es wird weiterhin ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben. Vorzugsweise ist der oben beschriebene Leuchtstoff zur Verwendung in einem hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelement geeignet und vorgesehen. Merkmale und Ausführungsformen, die in Verbindung mit dem Leuchtstoff und/oder dem Verfahren beschrieben sind, gelten auch für das strahlungsemittierende Bauelement und umgekehrt. A radiation-emitting component is also specified. Preferably, the phosphor described above is suitable and intended for use in a radiation-emitting component described here. Features and embodiments that are described in connection with the phosphor and/or the method also apply to the radiation-emitting component and vice versa.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Bauelement einen Halbleiterchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet, und ein Konversionselement mit dem zuvor beschriebenen Leuchtstoff. Der Leuchtstoff wandelt elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs um, der von dem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise verschieden ist. Die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs dient insbesondere als Anregungswellenlänge des Leuchtstoffs. Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement handelt es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode (LED). According to one embodiment, the radiation-emitting component comprises a semiconductor chip, which emits electromagnetic radiation of a first wavelength range during operation, and a conversion element with the previously described phosphor. The phosphor converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, which is at least partially different from the first wavelength range. The electromagnetic radiation of the first wavelength range serves in particular as the excitation wavelength of the phosphor. The radiation-emitting component is, for example, a light-emitting diode (LED).
Insbesondere umfasst der Halbleiterchip eine aktive Halbleiterschichtenfolge, die einen aktiven Bereich enthält, der im Betrieb des Bauelements die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs erzeugt. Der Halbleiterchip ist beispielsweise ein Leuchtdiodenchip oder ein Laserdiodenchip. Die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs wird durch eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips emittiert. In particular, the semiconductor chip comprises an active semiconductor layer sequence which contains an active region which generates the electromagnetic radiation of the first wavelength range during operation of the component. The semiconductor chip is, for example, a light-emitting diode chip or a laser diode chip. The electromagnetic radiation of the first wavelength range is emitted through a radiation exit surface of the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements emittiert der Halbleiterchip im Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen bis ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Beispielsweise emittiert der Halbleiterchip elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 448 Nanometer. According to at least one embodiment of the radiation-emitting component, the semiconductor chip emits electromagnetic radiation in the blue to ultraviolet range of the electromagnetic spectrum during operation. For example, the semiconductor chip emits electromagnetic radiation with a wavelength of approximately 448 nanometers.
Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weist das Konversionselement einen weiteren Leuchtstoff auf. Der weitere Leuchtstoff konvertiert insbesondere die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs. Der dritte Wellenlängenbereich ist bevorzugt zumindest teilweise verschieden von dem ersten Wellenlängenbereich und/oder dem zweiten Wellenlängenbereich. According to one embodiment of the radiation-emitting component, the conversion element has a further phosphor. The further phosphor converts in particular the electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range. The third wavelength range is preferably at least partially different from the first wavelength range and/or the second wavelength range.
Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements weist das Konversionselement keine weitere strahlungskonvertierende Komponente, wie beispielsweise den weiteren Leuchtstoff, auf. According to one embodiment of the radiation-emitting component, the conversion element has no further radiation-converting component, such as the additional phosphor.
Insbesondere setzt sich ein Mischlicht, das von dem strahlungsemittierenden Bauelement emittiert wird, aus der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, des zweiten Wellenlängenbereichs und/oder des dritten Wellenlängenbereichs zusammen. In particular, a mixed light that is emitted by the radiation-emitting component is composed of the electromagnetic radiation of the first wavelength range, the second wavelength range and/or the third wavelength range.
Gemäß einer Ausführungsform emittiert das strahlungsemittierende Bauelement Mischlicht mit einer Farbtemperatur im Bereich von einschließlich 4000 K bis einschließlich 7000 K, beispielsweise mit einer Farbtemperatur von ungefähr 5000 K. Insbesondere handelt es sich bei dem Mischlicht um warmweißes, neutralweißes oder kaltweißes Mischlicht. Beispielsweise emittiert das strahlungsemittierende Bauelement im Betrieb Mischlicht, das die Farbtemperatur von Tageslicht aufweist. According to one embodiment, the radiation-emitting component emits mixed light with a color temperature in the range from 4000 K to 7000 K inclusive, for example with a color temperature of approximately 5000 K. In particular, the mixed light is warm white, neutral white or cold white mixed light. For example, during operation the radiation-emitting component emits mixed light that has the color temperature of daylight.
Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Farbort des Mischlichts nahe dem Planckschen Kurvenzug. Der Plancksche Kurvenzug wird insbesondere zur Bestimmung der Farbtemperatur eines strahlungsemittierenden Bauelements eingesetzt. Der Plancksche Kurvenzug kann als Teil des CIE-Normdiagramms dargestellt werden und basiert auf einem Planckschen Strahler. According to one embodiment, a color locus of the mixed light is close to the Planck curve. The Planck curve is used in particular to determine the color temperature of a radiation-emitting component. The Planck curve can be represented as part of the CIE standard diagram and is based on a Planck radiator.
Mit dem hier beschriebenen Leuchtstoff in dem Konversionselement lässt sich vorteilhafterweise ein strahlungsemittierendes Bauelement bereitstellen, das einen hohen Farbwiedergabeindex (CRI, engl. „color rendering index") aufweist. Gegenüber vergleichbaren strahlungsemittierenden Bauelement ist jedoch insbesondere ein einziger Leuchtstoff in dem Konversionselement ausreichend um den hohen Farbwiedergabeindex zu erreichen. Ein weiterer Leuchtstoff ist vorteilhafterweise nicht notwendig. Im Vergleich mit einem strahlungsemittierenden Bauelement mit einem Silicat-Leuchtstoff in dem Konversionselement wird beispielsweise ein um ungefähr 6% höherer Farbwiedergabeindex beobachtet. With the phosphor described here in the conversion element, a radiation-emitting component can advantageously be provided which has a high color rendering index (CRI). However, compared to comparable radiation-emitting components, in particular a single phosphor in the conversion element is sufficient to achieve the high color rendering index. A further phosphor is advantageously not necessary. In comparison with a radiation-emitting component with a silicate phosphor in the conversion element, for example, an approximately 6% higher color rendering index is observed.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Leuchtstoffs, des Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtstoffs und des strahlungsemittierenden Bauelements ergeben sich aus den folgenden, in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen . Further advantageous embodiments, refinements and further developments of the phosphor, the method for producing a phosphor and the radiation-emitting component result from the following exemplary embodiments shown in conjunction with the figures.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Figure 1 shows a schematic representation of a phosphor according to an exemplary embodiment.
Figuren 2 bis 5 zeigen schematische Ausschnitte einer Wirtsstruktur eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel . Figures 2 to 5 show schematic sections of a host structure of a phosphor according to an exemplary embodiment.
Figuren 6 und 7 zeigen jeweils ein Emissionsspektrum eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Figures 6 and 7 each show an emission spectrum of a phosphor according to an exemplary embodiment.
Figur 8 zeigt schematisch verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel . Figure 8 shows schematically various steps of a method for producing a phosphor according to an exemplary embodiment.
Figur 9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel . Figur 10 zeigt Emissionsspektren von strahlungsemittierenden Bauelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel und einem Vergleichsbeispiel . Figure 9 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component according to an exemplary embodiment. Figure 10 shows emission spectra of radiation-emitting components according to an exemplary embodiment and a comparative example.
Figur 11 zeigt ein verfeinertes Pulverdiffraktogramm eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Figure 11 shows a refined powder diffractogram of a phosphor according to an exemplary embodiment.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Identical, similar or identically acting elements are provided with the same reference numerals in the figures. The figures and the size relationships between the elements shown in the figures should not be considered to scale. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, can be shown exaggeratedly large for better representation and/or for better understanding.
Der Leuchtstoff 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 gehorcht der Summenformel M4Li2D2E2N8O:A, wobei M ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertigen Elemente ist, D ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Al und Ga ist, E ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Ta und Nb ist und A zumindest ein Aktivator-Element ist. Insbesondere weist der Leuchtstoff 1 die Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ auf. The phosphor 1 according to the exemplary embodiment of FIG. 1 obeys the molecular formula M 4 Li2D2E 2 N8O:A, where M is an element or a combination of elements selected from the group of divalent elements, D is an element or a combination of elements selected from the group formed by Al and Ga, E is an element or a combination of elements selected from the group formed by Ta and Nb and A is at least one activator element. In particular, the phosphor 1 has the molecular formula Ba4Li 2 Al 2 Ta2N 8 O:Eu 2+ .
Der Leuchtstoff 1 der Figur 1 liegt in Form von Partikel vor. Die Partikel weisen insbesondere eine Korngröße zwischen einschließlich 500 Nanometer und einschließlich 100 Mikrometer auf. The phosphor 1 of Figure 1 is in the form of particles. The particles in particular have a grain size between 500 nanometers and 100 micrometers inclusive.
Eine Kristallstruktur der Wirtsstruktur 2 des Leuchtstoffs 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ wird in den Figuren 2 bis 5 in verschiedenen schematischen Ansichten dargestellt. Die Wirtsstruktur 2 umfasst vorliegend AlN4-Tetraeder 3 und TaN4-Tetraeder 4, wie aus der Figur 2 ersichtlich ist. In der Figur 2 ist die Wirtsstruktur aus der [001^]-Richtung gezeigt. Die AlN4-Tetraeder 3 und die TaN4-Tetraeder 4 sind allseitig eckenverknüpft. Ein AlN4-Tetraeder 3 ist über seine vier Ecken zu vier TaN4-Tetraedern 4 verknüpft und umgekehrt. Auf diese Weise wird ein Tetraedernetz ausgebildet. Die Al-Atome und die Ta-Atome liegen in der Wirtsstruktur 2 ausgeordnet vor. Mit anderen Worten kommt es nicht zu einer Mischbesetzung der Punktlagen der Al-Atome und der Ta-Atome. Die AlN4-Tetraeder 3 und die TaN4-Tetraeder 4 werden jeweils von vier N-Atomen aufgespannt. In der Mitte der Tetraeder befindet sich eine Tetraederlücke. Die Tetraederlücke wird von einem Al-Atom beziehungsweise einem Ta-Atom besetzt. Eckenverknüpfte AlN4-Tetraeder 3 und TaN4-Tetraeder 4 weisen ein gemeinsames N-Atom auf. In Zwischenräumen des Tetraedernetzes sind Ba-Atome 5 und Li2O-Hanteln 6 angeordnet. Die Kristallstruktur der Wirtsstruktur 2 weist zwei unterschiedliche Punktlagen für die Ba-Atome 5 auf. Insbesondere besetzt das Aktivator- Element A, vorliegend Eu2+, die Punktlagen der Ba-Atome. Die Figur 3 zeigt, wie die Figur 2, einen Ausschnitt aus der Wirtsstruktur 2, jedoch sind hier nur die AlN4-Tetraeder 3 und die TaN4-Tetraeder 4 dargestellt. Die Wirtsstruktur ist aus der [001^]-Richtung gezeigt. Die AlN4-Tetraeder 3 und die TaN4-Tetraeder 4 sind alternierend angeordnet. Das Tetraedernetz weist Vierer-Ringe 7 aus zwei AlN4-Tetraedern 3 und zwei TaN4-Tetraedern 4 auf. Weiterhin umfasst das Tetraedernetz Achter-Ringe 8 aus vier AlN4-Tetraedern 3 und vier TaN4-Tetraedern 4. Die Ba-Atome 5 sind innerhalb der Achter-Ringe 8 angeordnet. Die Spitzen der AlN4-Tetraeder 3 und der TaN4-Tetraeder 4 zeigen in [001^]-Richtung (in der Figur 3 zur Blattrückseite)unten). In der Figur 4 ist ein weiterer Ausschnitt aus der Wirtsstruktur 2 des Leuchtstoffs mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ gezeigt. Der Ausschnitt ist vorliegend aus der [01^0]-Richtung gezeigt. Die Vierer-Ringe 7 in dem zuvor beschriebenen Tetraedernetz bilden Kanäle 9 aus. In den Kanälen 9 sind Li2O-Hanteln 6 angeordnet. Die Li2O-Hanteln 6 sind linear ausgebildet. In den Li2O-Hanteln 6 ist ein Li- Atom 10 zwischen zwei Sauerstoff-Atomen 11 angeordnet. Die Li2O-Hanteln 6 liegen isoliert vor. Insbesondere bilden die Li2O-Hanteln 6 Stränge in den Kanälen, die durch die Vierer- Ringe 7 gebildet werden, aus. Die Wirtsstruktur 2 weist aus der [1^00]-Richtung Sechser- Ringe 12 auf, wie in der Figur 5 gezeigt ist. Ein Sechser- Ring 12 umfasst drei AlN4-Tetraeder 3 und drei TaN4-Tetraeder 4. Die Spitzen von zwei AlN4-Tetraedern 3 und zwei TaN4- Tetraeder 4 eines Sechser-Rings 12 zeigen entlang der [1^00]- Richtung (in der Figur 5 zur Blattrückseite), die Spitzen des dritten AlN4-Tetraeders 3 und des dritten TaN4-Tetraeders 3 des Sechser-Rings 12 zeigen entlang der [100]-Richtung (in der Figur 5 zur Blattvorderseite). Das Ausführungsbeispiel des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ kristallisiert in der orthorhombischen Raumgruppe Pnnm. In einer Elementarzelle sind zwei Formeleinheiten der Wirtsstruktur 2 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O enthalten. Die Kristallstrukturstruktur von Ba4Li2Al2Ta2N8O ist isotyp zu der von Sr4Li2Al2Ta2N8O. Daneben ist Ba4Li2Al2Ta2N8O homöotyp zur Verbindung Sr4Li2Si4N8O. Die Wirtsstruktur 2 weist eine BCT- Zeolith-artige Struktur auf. Die wichtigsten kristallographischen Daten der Wirtsstruktur 2 des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1: Kristallographische Daten von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. In Tabelle 1 ist der gemessene Ausschnitt des reziproken Raumes über die Grenzen der zugehörigen Millerschen Indizes (hkl)angegeben. Als Qualitätsmerkmal für die Übereinstimmung von berechneten und gemessenen Intensitäten wird der Gütefaktor (goodness of fit, GooF) angegeben, der nahe bei 1 liegen sollte. Die Tabellen 2 und 3 zeigen die kristallographischen Lageparameter und die anisotropen Auslenkungsparameter von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. Die Wyckoff-Lage beschreibt die Symmetrie der Punktlagen nach R.W.G. Wyckoff. x, y und z geben die Atomlagen an. Uani ist der Radius der anisotropen Auslenkungsparameter des jeweiligen Atoms. Ueq ist der Radius der isotropen Auslenkungsparameter des jeweiligen Atoms. Tabelle 2: Kristallographische Lageparameter von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. Tabelle 3: Anisotrope Auslenkungsparameter von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. Nach Anregung mit einer Wellenlänge von 448 Nanometern führt das Ausführungsbeispiel des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ zu dem Emissionsspektrum E1, das in der Figur 6 abgebildet ist. Das Emissionsspektrum E1 wird in einem Bereich von einschließlich 450 Nanometer bis einschließlich 750 Nanometer gezeigt. Das Emissionsspektrum E1 weist einen Emissionspeak mit einem Emissionsmaximum λmax bei etwa 565 Nanometern auf. Die Halbwertsbreite (FWHM, engl. „full width at half maximum“) des Emissionspeaks beträgt etwa 89 Nanometer. Eine Dominanzwellenlänge λdom der von dem Leuchtstoff 1 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ ausgesandten elektromagnetischen Strahlung liegt bei etwa 571 Nanometer. Diese und weitere optische Daten von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ sind in der Tabelle 4 zusammengefasst. Tabelle 4: Ausgewählte optische Daten von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. In der Figur 7 ist ein Emissionsspektrum E2 des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ gezeigt. Hier wird im Vergleich zur Figur 6 die Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung jedoch nicht in Nanometer sondern in Elektronenvolt (eV) und reziproken Zentimetern (cm-1) angegeben. Das Emissionsspektrum E2 ist in einem Bereich von einschließlich 3 eV bis einschließlich 1 eV beziehungsweise von einschließlich 24066 cm-1 bis einschließlich 8066 cm-1 abgebildet. In der Figur 7 sind ebenfalls zwei simulierte Gaußkurven G1 und G2 abgebildet. Eine Addition der simulierten Gaußkurven G1 und G2 stimmt mit dem gemessenen Emissionsspektrum E2 überein. Daraus, dass sich das Emissionsspektrum E2 aus den beiden simulierten Gaußkurven G1 und G2 zusammensetzten lässt, kann geschlossen werden, dass das Aktivator-Element Eu2+ beide kristallographische Punktlagen der Ba-Atome 5 besetzt. Hierdurch werden zwei Emissionsbanden hervorgerufen, die sich in den simulierten Gaußkurven G1 und G2 widerspiegeln. Ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Zusammenhang mit der Figur 8 beschrieben. In einem ersten Verfahrensschritt S1 werden Edukte des Leuchtstoffs 1 mit der Summenformel M4Li2D2E2N8O:A bereitgestellt. Als Edukte werden vorliegend Oxide oder Carbonate von M, Li, D, E und A, insbesondere komplexe, Nitride von M, Li, D, E und A und/oder die Elemente von M, Li, D, E und A eingesetzt. Konkret können die Edukte Ba3N2, Ba2TaN3, Al2O3, Li3N, Li2CO3, Ta, LiN3, AlN, Li2O, Li, Eu2O3 in ausgewählten Kombinationen eingesetzt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden die Edukte des Leuchtstoffs 1 zu einem Eduktgemenge vermengt und in ein Reaktionsgefäß überführt. Anschließend wird das Eduktgemenge für eine Zeit von einschließlich 50 Stunden bis einschließlich 200 Stunden auf eine Temperatur von einschließlich 800 °C bis einschließlich 1100 °C erhitzt. Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ Für die Synthese von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ werden Ba3N2, Al2O3, Li3N und elementares Li im Verhältnis von 2:3:12:14 sowie Eu2O3 als Vorläufer für das Aktivator-Element in einer Glovebox unter Schutzgasatmosphäre, insbesondere einer N2- Atmosphäre, innig vermengt und in eine Tantal-Ampulle mit Boden überführt. Die Tantal-Ampulle wird unter Verwendung einer Lichtbogenschweißanlage mit einem entsprechenden Deckel verschweißt. Anschließend wird die verschlossene Tantal- Ampulle in ein mit Argon gefülltes Quarzrohr eingebracht und für 100 h auf 900 °C erhitzt. Das Erhitzen des Eduktgemenges in einer verschlossenen Tantal-Ampulle führt zu einem Überdruck des Schutzgases während der Reaktion. In der Tabelle 5 sind Einwaagen für die Synthese von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ zusammengefasst. Die Tantal-Atome in der Verbindung stammen teilweise aus der Tantal-Ampulle, in der die Reaktion durchgeführt wird. Tabelle 5: Einwaagen für die Synthese von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. Edukt Einwaage Alternativ können Ba3N2, Li2CO3, Ta, LiN3, AlN und elementares Li im Verhältnis von 4:3:6:3:6:21 sowie Eu2O3 als Vorläufer für das Aktivator-Element oder Ba2TaN3, Li2O, AlN und elementares Li im Verhältnis von 2:1:2:8 sowie Eu2O3 als Vorläufer für das Aktivator-Element eingesetzt werden. Diese Startmaterialien werden in einer Glovebox unter Schutzgasatmosphäre, insbesondere einer N2-Atmosphäre, innig vermengt und in eine Tantal-Ampulle mit Boden überführt. Die Tantal-Ampulle wird unter Verwendung einer Lichtbogenschweißanlage mit einem entsprechenden Deckel verschweißt. Anschließend wird die verschlossene Tantal- Ampulle in ein mit Argon gefülltes Quarzrohr eingebracht und für 100 h auf 950 °C erhitzt. Das Erhitzen des Eduktgemenges in einer verschlossenen Tantal-Ampulle führt zu einem Überdruck des Schutzgases während der Reaktion. In den Tabellen 6 und 7 sind Einwaagen für die alternative Synthese von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ zusammengefasst. Die Tantal- Atome in der Verbindung stammen teilweise aus der Tantal- Ampulle, in der die Reaktion durchgeführt wird. Tabelle 6: Einwaagen für eine alternative Synthese von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. Tabelle 7: Einwaagen für eine alternative Synthese von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+. Das strahlungsemittierende Bauelement 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 9 weist einen Halbleiterchip 14, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs emittiert, und ein Konversionselement 15 auf. Der Halbleiterchip 14 umfasst ein Substrat 16 auf das eine Halbleiterschichtenfolge 17 epitaktisch aufgewachsen ist. Die Halbleiterschichtenfolge 17 umfasst einen aktiven Bereich 18, der im Betrieb des Bauelements die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs erzeugt. Bei der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs handelt es sich um elektromagnetische Strahlung im ultravioletten bis blauen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Beispielsweise emittiert der Halbleiterchip 14 elektromagnetische Strahlung mit einer Dominanzwellenlänge von ungefähr 447 Nanometer. Das Konversionselement 15 ist dem Halbleiterchip 14 nachgeordnet und umfasst den Leuchtstoff 1. Es ist jedoch auch möglich, dass das Konversionselement 15 anders in dem strahlungsemittierenden Bauelement 13 angeordnet ist. Das Konversionselement 15 kann einen weiteren Leuchtstoff 19 aufweisen. Alternativ ist es möglich, dass das Konversionselement 15 keine weitere strahlungskonvertierende Komponente aufweist. Der Leuchtstoff 1 konvertiert die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs. Der zweite Wellenlängenbereich ist zumindest teilweise verschieden von dem ersten Wellenlängenbereich. Der weitere Leuchtstoff 19 konvertiert die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs. Der dritte Wellenlängenbereich ist zumindest teilweise verschieden von dem ersten Wellenlängenbereich und/oder dem zweiten Wellenlängenbereich. Das strahlungsemittierende Bauelement 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel emittiert insbesondere weißes Mischlicht, das sich aus der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, des zweiten Wellenlängenbereichs und, in dem Fall, dass der weitere Leuchtstoff 19 in dem Konversionselement 15 vorhanden ist, des dritten Wellenlängenbereichs zusammensetzt. Mit anderen Worten wird ein Teil der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs nicht im Konversionselement 15 konvertiert. Wird der Leuchtstoff 1 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ in dem Konversionselement 15 eingesetzt, so strahlt das strahlungsemittierende Bauelement 13 elektromagnetische Strahlung mit dem Emissionsspektrum T1 aus, das in der Figur 10 gezeigt ist. Die Figur 10 zeigt ebenfalls ein Emissionsspektrum T2, das von einem strahlungsemittierenden Bauelement 13 mit Sr2Li4Si3O4N4:Eu2+ als Leuchtstoff 1 ausgesendet wird. Beide strahlungsemittierenden Bauelemente 13 erzeugen weißes Mischlicht mit einer Farbtemperatur (CCT, engl. „correlated color temperature“) von ungefähr 5000 K. Jedoch zeigt das strahlungsemittierende Bauelement 13 mit Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ einen um drei Punkte höheren Farbwiedergabeindex (CRI) als das strahlungsemittierende Bauelement 13 mit Sr2Li4Si4O4N4:Eu2+. Der Farbwiedergabeindex ist mit Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ als Leuchtstoff also um 6% verbessert. Die Eigenschaften der strahlungsemittierenden Bauelemente 13 mit Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ (Ausführungsbeispiel) und Sr2Li4Si4O4N4:Eu2+ (Vergleichsbeispiel) als Leuchtstoff 1 sind in der Tabelle 8 zusammengefasst. Tabelle 8: Eigenschaften der strahlungsemittierenden Bauelemente 13 mit Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ und Sr2Li4Si3O4N4:Eu2+. In der Figur 11 ist ein Rietveld-verfeinertes Pulverdiffraktogramm R1 eines Leuchtstoffs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel, vorliegend Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+, gezeigt. Es ist die Intensität gegen den Beugungswinkel 2 ^ in Grad aufgetragen. Die weiße Linie entspricht dem berechneten Diffraktogram D1. Die schwarzen Sterne geben das gemessene Diffraktogramm D2 wieder. Bei der Linie D3 handelt es sich um den Differenzplot der Werte der Kurven D1 und D2. Die Markierungen D4 geben die theoretischen Reflexpositionen von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ wieder. Die Markierungen D5 entsprechen den theoretischen Reflexpositionen von TaO. Das Pulverdiffraktogramm R1 zeigt, dass neben dem Leuchtstoff 1 mit der Summenformel Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ auch TaO gebildet wurde. Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102022 118 304.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugszeichenliste 1 Leuchtstoff 2 Wirtsstruktur 3 AlN4-Tetraeder 4 TaN4-Tetraeder 5 Ba-Atom 6 Li2O-Hantel 7 Vierer-Ring 8 Achter-Ring 9 Kanal 10 O-Atom 11 Li-Atom 12 Sechser-Ring 13 strahlungsemittierendes Bauelement 14 Halbleiterchip 15 Konversionselement 16 Substrat 17 Halbleiterschichtenfolge 18 aktiver Bereich 19 weiterer Leuchtstoff E1, E2 Emissionsspektren eines Leuchtstoffs G1, G2 Gaußkurven S1, S2, S3 Verfahrensschritte T1, T2 Emissionsspektren eines strahlungsemittierenden Bauelements R1 Rietveld-Verfeinerung von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ D1 berechnetes Diffraktogramm D2 gemessenes Diffraktogramm D3 Differenzplot D4 berechnete Reflexpositionen von Ba4Li2Al2Ta2N8O:Eu2+ D5 berechnete Reflexpositionen von TaO A crystal structure of the host structure 2 of the phosphor 1 according to the exemplary embodiment with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ is shown in various schematic views in Figures 2 to 5. The host structure 2 in the present case comprises AlN 4 tetrahedrons 3 and TaN 4 tetrahedrons 4, as can be seen from FIG. 2. In Figure 2 the host structure is shown from the [001 ^ ] direction. The AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are corner-linked on all sides. An AlN 4 tetrahedron 3 is linked via its four corners to form four TaN 4 tetrahedra 4 and vice versa. In this way a tetrahedral network is formed. The Al atoms and the Ta atoms are arranged in the host structure 2. In other words, there is no mixed occupation of the point positions of the Al atoms and the Ta atoms. The AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are each spanned by four N atoms. There is a tetrahedral gap in the middle of the tetrahedrons. The tetrahedral gap is occupied by an Al atom or a Ta atom. Corner-sharing AlN4 tetrahedra 3 and TaN4 tetrahedra 4 share a common N atom. Ba atoms 5 and Li 2 O dumbbells 6 are arranged in the spaces between the tetrahedral network. The crystal structure of the host structure 2 has two different point positions for the Ba atoms 5. In particular, the activator element A, in this case Eu 2+ , occupies the point positions of the Ba atoms. Figure 3, like Figure 2, shows a section of the host structure 2, but only the AlN4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are shown here. The host structure is shown from the [001 ^ ] direction. The AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 are arranged alternately. The tetrahedral network has four rings 7 made up of two AlN 4 tetrahedra 3 and two TaN 4 tetrahedra 4. Furthermore, the tetrahedral network comprises figure-8 rings 8 made up of four AlN 4 tetrahedra 3 and four TaN 4 tetrahedra 4. The Ba atoms 5 are arranged within the figure-eight rings 8. The tips of the AlN 4 tetrahedra 3 and the TaN 4 tetrahedra 4 point in the [001 ^ ] direction (in Figure 3 towards the back of the sheet) below). 4 shows a further section of the host structure 2 of the phosphor with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . The section is shown here from the [01 ^ 0] direction. The four-rings 7 in the previously described tetrahedral network form channels 9. Li 2 O dumbbells 6 are arranged in the channels 9. The Li 2 O dumbbells 6 are linear. In the Li 2 O dumbbells 6, a Li atom 10 is arranged between two oxygen atoms 11. The Li 2 O dumbbells 6 are isolated. In particular, the Li 2 O dumbbells form 6 strands in the channels formed by the four-rings 7. The host structure 2 has six-rings 12 from the [1 ^ 00] direction, as shown in FIG. A six-ring 12 includes three AlN 4 tetrahedra 3 and three TaN 4 tetrahedra 4. The tips of two AlN 4 tetrahedra 3 and two TaN 4 tetrahedra 4 of a six-ring 12 point along the [1 ^ 00]- Direction (in Figure 5 to the back of the sheet), the tips of the third AlN 4 tetrahedron 3 and the third TaN 4 tetrahedron 3 of the six-ring 12 point along the [100] direction (in Figure 5 to the front of the sheet). The exemplary embodiment of the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ crystallizes in the orthorhombic space group Pnnm. In a unit cell there are two formula units of the host structure 2 with the Molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O included. The crystal structure structure of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O is isotypic to that of Sr 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O. In addition, Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O is homeotypic to the compound Sr 4 Li 2 Si 4 N 8 O. The host structure 2 has a BCT zeolite-like structure. The most important crystallographic data of the host structure 2 of the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ are summarized in Table 1. Table 1: Crystallographic data of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . Table 1 shows the measured section of the reciprocal space beyond the boundaries of the associated Miller indices (hkl). As a quality feature for agreement The goodness of fit (GooF) is given for calculated and measured intensities, which should be close to 1. Tables 2 and 3 show the crystallographic position parameters and the anisotropic deflection parameters of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . The Wyckoff position describes the symmetry of the point positions according to RWG Wyckoff. x, y and z indicate the atomic positions. U ani is the radius of the anisotropic deflection parameters of the respective atom. U eq is the radius of the isotropic deflection parameters of the respective atom. Table 2: Crystallographic position parameters of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . Table 3: Anisotropic deflection parameters of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . After excitation with a wavelength of 448 nanometers, the exemplary embodiment of the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ leads to the emission spectrum E1, which is shown in FIG. 6. The emission spectrum E1 is shown in a range from 450 nanometers to 750 nanometers inclusive. The emission spectrum E1 has an emission peak with an emission maximum λ max at approximately 565 nanometers. The full width at half maximum (FWHM) of the emission peak is approximately 89 nanometers. A dominant wavelength λ dom of the electromagnetic radiation emitted by the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ is approximately 571 nanometers. These and other optical data for Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ are summarized in Table 4. Table 4: Selected optical data of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . 7 shows an emission spectrum E2 of the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . Here, in comparison to Figure 6, the wavelength of the emitted electromagnetic radiation is not given in nanometers but in electron volts (eV) and reciprocal centimeters (cm -1 ). The emission spectrum E2 is in one Range from 3 eV up to and including 1 eV or from 24066 cm -1 up to and including 8066 cm -1 shown. Two simulated Gaussian curves G1 and G2 are also shown in FIG. An addition of the simulated Gaussian curves G1 and G2 agrees with the measured emission spectrum E2. From the fact that the emission spectrum E2 can be composed of the two simulated Gaussian curves G1 and G2, it can be concluded that the activator element Eu 2+ occupies both crystallographic point positions of the Ba atoms 5. This creates two emission bands, which are reflected in the simulated Gaussian curves G1 and G2. A method for producing a phosphor 1 according to an exemplary embodiment is described in connection with FIG. 8. In a first process step S1, starting materials of the phosphor 1 with the molecular formula M 4 Li 2 D 2 E 2 N 8 O:A are provided. The starting materials used here are oxides or carbonates of M, Li, D, E and A, in particular complex nitrides of M, Li, D, E and A and/or the elements of M, Li, D, E and A. Specifically, the starting materials Ba 3 N 2 , Ba 2 TaN 3 , Al 2 O 3 , Li 3 N, Li 2 CO 3 , Ta, LiN 3 , AlN, Li 2 O, Li, Eu 2 O 3 can be used in selected combinations . In a second process step S2, the educts of the phosphor 1 are mixed to form a educt mixture and transferred to a reaction vessel. The educt mixture is then heated to a temperature of 800 ° C to 1100 ° C inclusive for a period of 50 hours up to and including 200 hours. Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ For the synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ , Ba 3 N 2 , Al 2 O 3 , Li 3 N and elemental Li are used Ratio of 2:3:12:14 and Eu 2 O 3 as a precursor for the activator element are intimately mixed in a glovebox under a protective gas atmosphere, in particular an N 2 atmosphere, and transferred to a tantalum ampoule with a base. The tantalum ampoule is welded to a corresponding lid using an arc welding system. The sealed tantalum ampoule is then placed in a quartz tube filled with argon and heated to 900 °C for 100 hours. Heating the reactant mixture in a sealed tantalum ampoule leads to an overpressure of the protective gas during the reaction. Table 5 summarizes the initial weights for the synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . The tantalum atoms in the compound come partly from the tantalum ampoule in which the reaction is carried out. Table 5: Weights for the synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . Educt weight Alternatively, Ba3N2, Li2CO3, Ta, LiN3, AlN and elemental Li in the ratio of 4:3:6:3:6:21 as well as Eu 2 O 3 as a precursor for the activator element or Ba 2 TaN 3 , Li 2 O, AlN and elementary Li in a ratio of 2:1:2:8 and Eu 2 O 3 can be used as precursors for the activator element. These starting materials are intimately mixed in a glovebox under a protective gas atmosphere, in particular an N 2 atmosphere, and transferred to a tantalum ampoule with a base. The tantalum ampoule is welded to a corresponding lid using an arc welding system. The sealed tantalum ampoule is then placed in a quartz tube filled with argon and heated to 950 °C for 100 hours. Heating the reactant mixture in a sealed tantalum ampoule leads to an overpressure of the protective gas during the reaction. Tables 6 and 7 summarize the initial weights for the alternative synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . The tantalum atoms in the compound come partly from the tantalum ampoule in which the reaction is carried out. Table 6: Weights for an alternative synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . Table 7: Weights for an alternative synthesis of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . The radiation-emitting component 13 according to the exemplary embodiment in FIG. 9 has a semiconductor chip 14, which emits electromagnetic radiation of a first wavelength range during operation, and a conversion element 15. The semiconductor chip 14 includes a substrate 16 on which a semiconductor layer sequence 17 is epitaxially grown. The semiconductor layer sequence 17 includes an active region 18, which generates the electromagnetic radiation of the first wavelength range during operation of the component. The electromagnetic radiation of the first wavelength range is electromagnetic radiation in the ultraviolet to blue wavelength range of the electromagnetic spectrum. For example, the semiconductor chip 14 emits electromagnetic radiation with a dominant wavelength of approximately 447 nanometers. The conversion element 15 is arranged downstream of the semiconductor chip 14 and includes the phosphor 1. However, it is also possible for the conversion element 15 to be arranged differently in the radiation-emitting component 13. The conversion element 15 can have a further phosphor 19. Alternatively, it is possible that the Conversion element 15 has no further radiation-converting component. The phosphor 1 converts the electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range. The second wavelength range is at least partially different from the first wavelength range. The further phosphor 19 converts the electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range. The third wavelength range is at least partially different from the first wavelength range and/or the second wavelength range. The radiation-emitting component 13 according to the present exemplary embodiment emits in particular white mixed light, which is composed of the electromagnetic radiation of the first wavelength range, the second wavelength range and, in the case that the further phosphor 19 is present in the conversion element 15, of the third wavelength range. In other words, part of the electromagnetic radiation of the first wavelength range is not converted in the conversion element 15. If the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ is used in the conversion element 15, the radiation-emitting component 13 emits electromagnetic radiation with the emission spectrum T1, which is shown in FIG. 10. Figure 10 also shows an emission spectrum T2 from one radiation-emitting component 13 with Sr 2 Li 4 Si 3 O 4 N 4 :Eu2+ is emitted as phosphor 1. Both radiation-emitting components 13 generate white mixed light with a color temperature (CCT, "correlated color temperature") of approximately 5000 K. However, the radiation-emitting component 13 with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ shows a around three points higher color rendering index (CRI) than the radiation-emitting component 13 with Sr 2 Li 4 Si 4 O 4 N 4 :Eu 2+ . The color rendering index is improved by 6% with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ as a phosphor. The properties of the radiation-emitting components 13 with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ (exemplary embodiment) and Sr 2 Li 4 Si 4 O 4 N 4 :Eu 2+ (comparative example) as phosphor 1 are in the table 8 summarized. Table 8: Properties of the radiation-emitting components 13 with Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ and Sr 2 Li 4 Si 3 O 4 N 4 :Eu 2+ . 11 shows a Rietveld-refined powder diffractogram R1 of a phosphor 1 according to an exemplary embodiment, in this case Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . The intensity is plotted against the diffraction angle 2 ^ in degrees. The white line corresponds to the calculated diffractogram D1. The black stars indicate the measured Diffractogram D2 again. Line D3 is the difference plot of the values of curves D1 and D2. Markings D4 represent the theoretical reflex positions of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ . The D5 markings correspond to the theoretical reflex positions of TaO. The powder diffractogram R1 shows that in addition to the phosphor 1 with the molecular formula Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu 2+ , TaO was also formed. The features and exemplary embodiments described in connection with the figures can be combined with one another according to further exemplary embodiments, even if not all combinations are explicitly described. Furthermore, the exemplary embodiments described in connection with the figures can alternatively or additionally have further features according to the description in the general part. This patent application claims the priority of German patent application 102022 118 304.1, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference. The invention is not limited to these by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments. List of reference symbols 1 phosphor 2 host structure 3 AlN 4 tetrahedron 4 TaN 4 tetrahedron 5 Ba atom 6 Li 2 O dumbbell 7 four-ring 8 eight-ring 9 channel 10 O-atom 11 Li atom 12 six-ring 13 radiation-emitting component 14 semiconductor chip 15 conversion element 16 substrate 17 semiconductor layer sequence 18 active region 19 further phosphor E1, E2 emission spectra of a phosphor G1, G2 Gaussian curves S1, S2, S3 process steps T1, T2 emission spectra of a radiation-emitting component R1 Rietveld refinement of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ D1 calculated diffractogram D2 measured diffractogram D3 difference plot D4 calculated reflection positions of Ba 4 Li 2 Al 2 Ta 2 N 8 O:Eu2+ D5 calculated reflection positions of TaO
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