氮化物荧光粉作为一类新型的发光材料近年受到广泛的关注。笔者从事该类材料的合成已有多年，颇有些心得，愿与大家共享。在介绍氮化物荧光粉之前，先向各位介绍氮化物的分类及其结晶学，虚心接受前辈的指正和批评。

氮化物的分类

氮和元素周期表中电负性小于自己的元素相结合就可以形成氮化物。这些元素包括碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土金属以及非金属。根据它们之间化学键性质的不同，氮化物大体上可以分类为 (1)金属键化合物；(2)离子键化合物；(3)共价键化合物。由于N位于元素周期表中C和O的中间，所以氮化物可以形成性质类似于碳化物或者氧化物的物质。
过渡金属元素和N比较容易形成金属键化合物，如TiN, ZrN, FeN, CrN等等。金属键氮化物往往具有较高的熔点、硬度和良好的导电性，可以用作为磨料、耐磨涂层等材料。
离子键氮化物是碱、碱土以及稀土金属元素和N形成的化合物，如Li3N, Mg3N2, LaN, LiMnN2等。N原子有较高的电负性（3.04），它同电负性较低的金属，如Li（电负性0.98）、Ca（电负性1.00）、Mg（电负性1.31）、La（电负性1.10）等形成二元氮化物时，能够获得3个电子而形成N3-离子。N3-离子的负电荷较高，半径较大（171pm），遇到水分子会强烈水解，因此的离子型化合物只能存在于干态，不会有N3-的水合离子。离子键氮化物具有较低的熔点、硬度和良好的离子导体特性，通常用作电池材料、离子导体材料等。
共价键氮化物是非金属元素如Si, B, P等以及部分金属元素如Al, Ga, Ge等和N反应所形成的化合物。例如，Si3N4, AlN, BN, GaN, P3N5等。这些化合物具有较高的硬度、适中的熔点、良好的导热性和优良的半导体特性，一般作为结构部件、导热基板以及半导体材料等使用。
从发光材料的角度考虑，金属键氮化物或离子键氮化物由于是电子或离子导体，而且带宽较窄，不适合作为发光材料的基质。大多数共价键氮化物是绝缘体或者是半导体，它们的带宽较大，因此可以考虑作为发光材料的基质材料。另外，共价键氮化物的共价键性比较强，会产生强的nephelauxetic 效应（即电子云膨胀），预期可以导致掺杂离子的5d电子的激发态能量的降低。这些综合效果可以使氮化物荧光粉获得在传统灯用荧光粉或者CTR用荧光粉中难以达到的可见光激发和较小斯托克位移(Stokes shift)的特点。
共价键氮化物根据所含元素的多少有可以分为(1) 二元系；(2) 三元系；(3) 四元系；以及(4) 多元系化合物。二元系共价键氮化物，如Si3N4, AlN, BN等，没有合适的间隙或者替代位置为激活剂原子所占据，因此也不能作为发光材料特别是白光LED用发光材料的基质来使用。三元、四元以及多元系共价键氮化物，特别是Si-基的氮化物，由于其独特的坚固的晶体结构、具备合适的为激活剂原子所占据的结晶位置、以及其结构的多样性，因此是理想的发光材料的基质材料。

氮化物的结晶化学

Si-基多元系氮化物和氧氮化物的形成主要是通过在硅酸盐或者铝硅酸盐晶体结构中引入N原子，而得到一系列含有Si-N, Al-N, (Si, Al)-N等四面体的氮硅化物(nitridosilicates)和氮铝硅化物(nitridoaluminosilicates)。通过在硅氧化物(oxosilicates)或者铝硅氧化物(oxoaluminosilicates)中引入N原子而形成氧氮化硅或者氧铝氮化硅等氧氮化物。和熟知的硅酸盐氧化物相比，这些氮化物和氧氮化物等化合物在结构上更具有多样性和自由度，因而种类繁多，为研究它们的发光特性提供了丰富的空间。
类似于硅酸盐氧化物，Si-基氮化物和氧氮化物的结构是一个构筑在相互联结的SiX4 (X = O, N)四面体上高度致密的三维网络结构。SiX4网络的凝聚度可以用四面体中心Si原子与桥联O原子的比例来表示。在硅酸盐氧化物中，Si:X之比值在SiO2中达到0.5最高值，而在氮化物中，Si:X之比值可以在0.25-0.75范围内变化。由此可见，氮化物的结构凝聚度相对比较高。这主要是由于在硅酸盐氧化物晶体结构中，O原子或是联结一个Si原子或是桥联两个Si原子，而在氮化物结构中，N原子既可以联结两个Si原子(以N[2]表示)，也可以是三个Si原子(N[3])，甚至在BaSi7N10和MYbSi4N7 (M = Sr, Ba)中联结四个Si原子(N[4])。这些基于SiN4四面体的高度凝聚的网络以及各原子之间稳定的化学键造就了Si-基氮化物非常突出的化学和热稳定特性，这也是它们被广泛作为高温结构材料和耐磨材料等材料来使用的重要原因。