Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., working in collaboration with a research team from Tohoku University’s Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials (IMRAM), succeeded in developing the first oxide-based phosphor containing silicon (Si) capable of emitting light across the orange-to-red spectrum (600-625 nm)4. The phosphor’s host crystal is a composite oxide of alkaline-earth and Si, with europium added as a light-emitting element; it emits red light by blue LED irradiation. The new phosphor can be manufactured at lower cost since production can be carried out at lower temperatures than nitride-based phosphors and at normal pressure levels, eliminating the need for expensive equipment. Going forward they are expected to come into use in white LEDs answering the call for sources of illumination offering greater color rendering.

Another epochmaking aspect of this R&D is the use of a proprietary aqueous solution method5 whereby a water-soluble silicon compound – propylene glycol-modified silane (PGMS)6 – is applied to achieve synthesis of a Si-containing oxide-based compound. Going forward, further usages of PGMS can be expected to accelerate the development of high-luminance and other new phosphors.

To date SMM has undertaken the development of technology for manufacturing high-luminance Si-containing oxide-based phosphors and technology for coating phosphor surfaces with a thin film in order to further enhance their moisture resistance and optical properties. These technologies have been applied in the newly developed oxide-based red phosphor, and plans will now focus on providing film-coated oxide-based red phosphors to the market.

The technological development reported here is a direct outcome of joint R&D conducted in line with the cooperative agreement concluded between SMM and Tohoku University in October 2010. Further joint research will continue to go forward under this collaborative initiative.