JP2001072402A - 酸化物ナノクリスタルを製造するための方法及び装置、その使用及び照射装置用の蛍光体 - Google Patents
酸化物ナノクリスタルを製造するための方法及び装置、その使用及び照射装置用の蛍光体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 付加的熱処理を行わず小さい粒子サイズを有
する適当な立方晶の酸化物ナノクリスタルの簡単な製造 【解決手段】 ａ）ホスト格子イオンを有機金属錯体又
は揮発性無機化合物として少なくとも１つの第１の蒸発
器（１２）中へ導入する工程、ｂ）前記錯体又は前記化
合物を気相に変換する工程、ｃ）生じた気相を１種以上
のキャリアガス及び／又はキャリアガス混合物を用い
て、少なくとも１つの反応器１６の少なくとも１つの加
熱帯域（１８）中へ輸送し、かつ１種以上の反応ガス及
び／又は反応ガス混合物を供給する工程、ｄ）前記錯体
又は前記化合物を反応器（１６）の加熱帯域（１８）中
で１?１０００ｍｂａｒの圧力で分解し、酸化物ナノク
リスタルを形成させる工程、ｅ）酸化物ナノクリスタル
を少なくとも１つの吸着トラップ（２０）で分離する工
程を有する酸化物ナノクリスタルの製造方法
する適当な立方晶の酸化物ナノクリスタルの簡単な製造 【解決手段】 ａ）ホスト格子イオンを有機金属錯体又
は揮発性無機化合物として少なくとも１つの第１の蒸発
器（１２）中へ導入する工程、ｂ）前記錯体又は前記化
合物を気相に変換する工程、ｃ）生じた気相を１種以上
のキャリアガス及び／又はキャリアガス混合物を用い
て、少なくとも１つの反応器１６の少なくとも１つの加
熱帯域（１８）中へ輸送し、かつ１種以上の反応ガス及
び／又は反応ガス混合物を供給する工程、ｄ）前記錯体
又は前記化合物を反応器（１６）の加熱帯域（１８）中
で１?１０００ｍｂａｒの圧力で分解し、酸化物ナノク
リスタルを形成させる工程、ｅ）酸化物ナノクリスタル
を少なくとも１つの吸着トラップ（２０）で分離する工
程を有する酸化物ナノクリスタルの製造方法
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化物ナノクリスタ
ルの製造方法及び製造装置に関する。
ルの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物ナノクリスタル、特にドーピング
された酸化物ナノクリスタル、例えばユウロピウム付活
酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）は近年において照射
装置用の蛍光体としての使用において次第に注目されて
きている（ＵＳ−Ａ５４５５４８９）。この理由から、
多様な種類の酸化物ナノクリスタルが蛍光体としての使
用の可能性に関して調査された。従って、この種のナノ
クリスタルの相応する製造方法並びに製造装置も紹介さ
れた。
された酸化物ナノクリスタル、例えばユウロピウム付活
酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）は近年において照射
装置用の蛍光体としての使用において次第に注目されて
きている（ＵＳ−Ａ５４５５４８９）。この理由から、
多様な種類の酸化物ナノクリスタルが蛍光体としての使
用の可能性に関して調査された。従って、この種のナノ
クリスタルの相応する製造方法並びに製造装置も紹介さ
れた。
【０００３】例えば、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕの製造のためにガス
凝縮技術は公知である、例えばD. K. Williams et al.,
J. Phys. Chem. B 102 (1998), p. 916参照。しかしな
がら、この公知の方法の欠点は、生じた酸化物ナノクリ
スタルが著しく無定形で形成され、さらに単斜結晶構造
を有することである。しかし、蛍光体として酸化物ナノ
クリスタルを使用するためには、立方晶の平衡相の形で
存在することが望まれる、それというのも光の効率が最
大であるためである。
凝縮技術は公知である、例えばD. K. Williams et al.,
J. Phys. Chem. B 102 (1998), p. 916参照。しかしな
がら、この公知の方法の欠点は、生じた酸化物ナノクリ
スタルが著しく無定形で形成され、さらに単斜結晶構造
を有することである。しかし、蛍光体として酸化物ナノ
クリスタルを使用するためには、立方晶の平衡相の形で
存在することが望まれる、それというのも光の効率が最
大であるためである。
【０００４】これを達成するために、今までは約９００
℃での付加的温度処理により無定形もしくは単斜晶相を
立方晶相へ変換していた。しかしながらこの方法は明ら
かな粒子の成長を伴い、その結果、この立方晶相は約５
０ｎｍを上回る粒子サイズで単相で存在する。このこと
は、一方でこの種のナノクリスタルの製造の際に高いエ
ネルギー消費及び時間の消費を意味する。他方で、この
比較的大きな粒子サイズはこの先行技術による方法で製
造した酸化物ナノクリスタルの使用可能性を著しく制限
してしまう。今までは、小さな粒子サイズを有する、特
に２０ｎｍまでの粒子サイズを有する高い効率を示す蛍
光体を製造することは不可能であった。粒子サイズ（Pa
rtikelgroesse）とは部分的に凝集を引き起こす熱処理
後の蛍光体の粒子径と解釈される。この凝集は界面で粒
子が未だに焼結していなが粒子はすでに相互に連なって
いることができる場合にわずかであると評価される。そ
れに対して、粒径（Teilchengroesse）の概念は、熱処
理前の本来の粒子径を指す場合に用いる。
℃での付加的温度処理により無定形もしくは単斜晶相を
立方晶相へ変換していた。しかしながらこの方法は明ら
かな粒子の成長を伴い、その結果、この立方晶相は約５
０ｎｍを上回る粒子サイズで単相で存在する。このこと
は、一方でこの種のナノクリスタルの製造の際に高いエ
ネルギー消費及び時間の消費を意味する。他方で、この
比較的大きな粒子サイズはこの先行技術による方法で製
造した酸化物ナノクリスタルの使用可能性を著しく制限
してしまう。今までは、小さな粒子サイズを有する、特
に２０ｎｍまでの粒子サイズを有する高い効率を示す蛍
光体を製造することは不可能であった。粒子サイズ（Pa
rtikelgroesse）とは部分的に凝集を引き起こす熱処理
後の蛍光体の粒子径と解釈される。この凝集は界面で粒
子が未だに焼結していなが粒子はすでに相互に連なって
いることができる場合にわずかであると評価される。そ
れに対して、粒径（Teilchengroesse）の概念は、熱処
理前の本来の粒子径を指す場合に用いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、付加
的熱処理を行わず小さい粒子サイズを有する適当な立方
晶ナノクリスタルの簡単な製造を保障する酸化物ナノク
リスタルの製造方法を提供することであった。
的熱処理を行わず小さい粒子サイズを有する適当な立方
晶ナノクリスタルの簡単な製造を保障する酸化物ナノク
リスタルの製造方法を提供することであった。
【０００６】本発明のもう１つの課題は、冒頭に記載し
た先行技術の欠点を克服する酸化物ナノクリスタルを製
造する装置を提供することであった。
た先行技術の欠点を克服する酸化物ナノクリスタルを製
造する装置を提供することであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題は、独立形式請
求項の特徴による方法並びに装置によって解決される。
求項の特徴による方法並びに装置によって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】有利な実施態様は従属形式請求項
に記載されている。
に記載されている。
【０００９】酸化物ナノクリスタルの本発明による製造
方法は、次の工程を有する： ａ） ホスト格子イオン（Wirtsgitterionen）を有機金
属錯体又は揮発性無機化合物として少なくとも１つの第
１の蒸発器中へ導入し、 ｂ） 前記の錯体又は化合物を気相の形に変換し、 ｃ） 生じた気相を１種以上のキャリアガス及び／又は
キャリアガス混合物を用いて、少なくとも１つの反応器
の少なくとも１つの加熱帯域中へ輸送し、かつ１種以上
の反応ガス及び／又は反応ガス混合物を（加熱帯域中
へ）供給し、並びに ｄ） 前記錯体又は化合物を反応器中の加熱帯域中で１
〜１０００ｍｂａｒの圧力で分解し、その際、酸化物ナ
ノクリスタルをすぐに形成させ、及び ｅ） 酸化物ナノクリスタルを少なくとも１つの吸着ト
ラップで分離する。
方法は、次の工程を有する： ａ） ホスト格子イオン（Wirtsgitterionen）を有機金
属錯体又は揮発性無機化合物として少なくとも１つの第
１の蒸発器中へ導入し、 ｂ） 前記の錯体又は化合物を気相の形に変換し、 ｃ） 生じた気相を１種以上のキャリアガス及び／又は
キャリアガス混合物を用いて、少なくとも１つの反応器
の少なくとも１つの加熱帯域中へ輸送し、かつ１種以上
の反応ガス及び／又は反応ガス混合物を（加熱帯域中
へ）供給し、並びに ｄ） 前記錯体又は化合物を反応器中の加熱帯域中で１
〜１０００ｍｂａｒの圧力で分解し、その際、酸化物ナ
ノクリスタルをすぐに形成させ、及び ｅ） 酸化物ナノクリスタルを少なくとも１つの吸着ト
ラップで分離する。
【００１０】蒸発器（英語でvaporizer）の概念は、主
にケーシングとそれに付属する加熱装置の構成要素から
なる蒸発システムを指す。
にケーシングとそれに付属する加熱装置の構成要素から
なる蒸発システムを指す。
【００１１】この本発明による方法を用いて、熱力学的
平衡相で存在し、高くても１００ｎｍ、有利に１〜２０
ｎｍ、特に１０ｎｍの範囲の粒径を有しかつ立方晶構造
を有する酸化物ナノクリスタルを製造することが可能で
ある。このナノクリスタルは特に凝集がわずかであり、
有利に２０ｎｍまでの平均粒子サイズを有する。製造プ
ロセスにおいてすでに酸化物の立方晶平衡相が達成され
る。この立方晶平衡相は特にこの種の酸化物をベースと
する高い量子効率を有する蛍光体、例えば酸化イットリ
ウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ3）又は相
応するガーネット、例えばＹＡＧ：Ｃｅ又は（ＹＧｄ）
ＡＧ：Ｃｅにとって重要である。他の適用はＹＡＭ、Ｙ
ＡＰ又はＢＡＭ及びＣＡＴタイプの蛍光体に関する。
平衡相で存在し、高くても１００ｎｍ、有利に１〜２０
ｎｍ、特に１０ｎｍの範囲の粒径を有しかつ立方晶構造
を有する酸化物ナノクリスタルを製造することが可能で
ある。このナノクリスタルは特に凝集がわずかであり、
有利に２０ｎｍまでの平均粒子サイズを有する。製造プ
ロセスにおいてすでに酸化物の立方晶平衡相が達成され
る。この立方晶平衡相は特にこの種の酸化物をベースと
する高い量子効率を有する蛍光体、例えば酸化イットリ
ウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ3）又は相
応するガーネット、例えばＹＡＧ：Ｃｅ又は（ＹＧｄ）
ＡＧ：Ｃｅにとって重要である。他の適用はＹＡＭ、Ｙ
ＡＰ又はＢＡＭ及びＣＡＴタイプの蛍光体に関する。
【００１２】適当な反応操作を用いて、狭い粒度分布を
有する特別な蛍光体が製造される。平均粒径について２
〜５ｎｍの変動幅が一般的である。
有する特別な蛍光体が製造される。平均粒径について２
〜５ｎｍの変動幅が一般的である。
【００１３】一般にはこの方法は特に元素Ｙ、Ｇｄ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｂａ及びＡｌ並びに他の希土類金属をベース
とする酸化物又は酸硫化物（oxisulfidisch）ナノクリ
スタルのために適している。
ｇ、Ｃａ、Ｂａ及びＡｌ並びに他の希土類金属をベース
とする酸化物又は酸硫化物（oxisulfidisch）ナノクリ
スタルのために適している。
【００１４】本発明による有利な態様において、方法工
程ａ）中でホスト格子イオンと共にドーピングイオンを
有機金属錯体又は揮発性無機化合物として第２の蒸発器
中へ導入し、気相に変換する。生じた気相を１種以上の
キャリアガス及び／又はキャリアガス混合物を用いて反
応器の加熱帯域中へ輸送する。それにより、ドーピング
されていない酸化物だけでなく、ドーピングされた（特
に付活の意味で）ナノクリスタルの酸化物を製造するこ
とが可能である。この場合、ドーピング物質の組込はホ
スト格子中へ直接行われる。
程ａ）中でホスト格子イオンと共にドーピングイオンを
有機金属錯体又は揮発性無機化合物として第２の蒸発器
中へ導入し、気相に変換する。生じた気相を１種以上の
キャリアガス及び／又はキャリアガス混合物を用いて反
応器の加熱帯域中へ輸送する。それにより、ドーピング
されていない酸化物だけでなく、ドーピングされた（特
に付活の意味で）ナノクリスタルの酸化物を製造するこ
とが可能である。この場合、ドーピング物質の組込はホ
スト格子中へ直接行われる。
【００１５】ドーピングされていないもしくはドーピン
グされたナノクリスタルの酸化物は低い又は高い輝度
（Leuchtdichten）を有する照射装置用の蛍光体として
使用される。特に、ここでは蛍光体ランプ、希ガス（Ｘ
ｅ）−エキシマランプ、ディスプレー、並びに有機及び
無機ＬＥＤが考えられる。必要に応じて、ホスト格子イ
オンは元素の周期表のＩＩ〜ＶＩ主族の元素である。ド
ーピング物質は希土類元素、例えばＥｕ、Ｃｅ又はＴｂ
である。この方法のために、ホスト格子イオンの有機金
属錯体化合物（又は水素−テトラメチルヘプタンジオナ
ト（Tetramethylheptandionat）を有するドーピングイ
オン）を使用する場合に特に適している。揮発性無機化
合物として例えば塩化物が適している。
グされたナノクリスタルの酸化物は低い又は高い輝度
（Leuchtdichten）を有する照射装置用の蛍光体として
使用される。特に、ここでは蛍光体ランプ、希ガス（Ｘ
ｅ）−エキシマランプ、ディスプレー、並びに有機及び
無機ＬＥＤが考えられる。必要に応じて、ホスト格子イ
オンは元素の周期表のＩＩ〜ＶＩ主族の元素である。ド
ーピング物質は希土類元素、例えばＥｕ、Ｃｅ又はＴｂ
である。この方法のために、ホスト格子イオンの有機金
属錯体化合物（又は水素−テトラメチルヘプタンジオナ
ト（Tetramethylheptandionat）を有するドーピングイ
オン）を使用する場合に特に適している。揮発性無機化
合物として例えば塩化物が適している。
【００１６】本発明による方法のさらに有利な実施態様
において、第１の及び第２の蒸発器はそれぞれ約３０〜
９００℃の温度を有する。反応器の加熱帯域中の温度は
約６００〜１６００℃である。さらに、キャリアガスと
して不活性ガス又はガス混合物が使用される。特に、こ
の場合、希ガス又は窒素又はこれらの混合物が使用され
る。反応ガスとして酸素又は酸素含有混合物が挙げられ
る。
において、第１の及び第２の蒸発器はそれぞれ約３０〜
９００℃の温度を有する。反応器の加熱帯域中の温度は
約６００〜１６００℃である。さらに、キャリアガスと
して不活性ガス又はガス混合物が使用される。特に、こ
の場合、希ガス又は窒素又はこれらの混合物が使用され
る。反応ガスとして酸素又は酸素含有混合物が挙げられ
る。
【００１７】本発明による方法のもう一つの有利な実施
態様において、系中のキャリアガス又はキャリアガス混
合物の流動速度が２０ｍｌ／ｍｉｎ〜５０ｌ／ｍｉｎで
ある。反応ガス及び／又は反応ガス混合物の流動速度は
５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｌ／ｍｉｎである。
態様において、系中のキャリアガス又はキャリアガス混
合物の流動速度が２０ｍｌ／ｍｉｎ〜５０ｌ／ｍｉｎで
ある。反応ガス及び／又は反応ガス混合物の流動速度は
５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｌ／ｍｉｎである。
【００１８】本発明により、全体の系中の圧力は１〜１
５００ｍｂａｒに保持される。
５００ｍｂａｒに保持される。
【００１９】本発明による酸化物ナノクリスタルの製造
装置は、少なくとも１つの蒸発器、少なくとも１つの加
熱帯域を有する少なくとも１つの反応器、少なくとも１
つの吸着トラップ及び少なくとも１つの真空ポンプから
なる。この装置を用いて、蛍光体として使用するための
所望な酸化物ナノクリスタルを製造することができる。
ナノクリスタルの所望の立方晶系を達成するための更な
る付加的な温度処理は反応器の加熱帯域を除いて先行技
術とは反対にもはや必要ではない。
装置は、少なくとも１つの蒸発器、少なくとも１つの加
熱帯域を有する少なくとも１つの反応器、少なくとも１
つの吸着トラップ及び少なくとも１つの真空ポンプから
なる。この装置を用いて、蛍光体として使用するための
所望な酸化物ナノクリスタルを製造することができる。
ナノクリスタルの所望の立方晶系を達成するための更な
る付加的な温度処理は反応器の加熱帯域を除いて先行技
術とは反対にもはや必要ではない。
【００２０】本発明の有利な実施態様において、蒸発器
は油浴として構成されている蒸発加熱装置を有する。油
浴の温度はそれぞれ約１４０〜１８０℃である。反応器
は有利に流通反応器として構成される。
は油浴として構成されている蒸発加熱装置を有する。油
浴の温度はそれぞれ約１４０〜１８０℃である。反応器
は有利に流通反応器として構成される。
【００２１】本発明による装置のもう１つの有利な実施
態様において、蒸発器と反応器との間にそれぞれ１つの
加熱可能な管が配置されている。それにより本発明の場
合、気相の形で運ばれる有機金属錯体又は無機化合物の
早期の凝縮が避けられる。
態様において、蒸発器と反応器との間にそれぞれ１つの
加熱可能な管が配置されている。それにより本発明の場
合、気相の形で運ばれる有機金属錯体又は無機化合物の
早期の凝縮が避けられる。
【００２２】本発明による装置のもう１つの有利な実施
態様において、反応器はアルミニウム管及び円筒状に構
成された加熱帯域からなる。加熱帯域の端部で、反応器
内にじゃま板が配置されている。この種の配置されたじ
ゃま板により、逆方向への、つまり気相が流入するのと
反対の方向への対流を抑制し、その結果、酸化物ナノク
リスタルの形成は反応器の加熱帯域の所望の領域中で行
われる。
態様において、反応器はアルミニウム管及び円筒状に構
成された加熱帯域からなる。加熱帯域の端部で、反応器
内にじゃま板が配置されている。この種の配置されたじ
ゃま板により、逆方向への、つまり気相が流入するのと
反対の方向への対流を抑制し、その結果、酸化物ナノク
リスタルの形成は反応器の加熱帯域の所望の領域中で行
われる。
【００２３】本発明による装置のもう１つの有利な実施
態様において、第１の吸着トラップの後方に接続された
第２の吸着トラップと真空ポンプとの間にフィルターが
配置されている。第２の吸着トラップ及びフィルターは
真空ポンプが汚染されるのを防止する。通常、この吸着
トラップは冷却トラップとして構成されている。
態様において、第１の吸着トラップの後方に接続された
第２の吸着トラップと真空ポンプとの間にフィルターが
配置されている。第２の吸着トラップ及びフィルターは
真空ポンプが汚染されるのを防止する。通常、この吸着
トラップは冷却トラップとして構成されている。
【００２４】本発明による方法及び本発明による装置の
更なる詳細、特徴及び利点を次に、図面に示した実施態
様により示した。
更なる詳細、特徴及び利点を次に、図面に示した実施態
様により示した。
【００２５】
【実施例】図１中に示された酸化物ナノクリスタルを製
造する装置１０は、第１の及び第２の蒸発装置１２，１
４、加熱帯域１８を備えた反応器１６、前記反応器１６
の後方に接続された第１の吸着トラップ２０並びに第１
の吸着トラップ２０の後方に接続されかつそれと連結さ
れている真空ポンプ２４を有している。真空ポンプ２４
と第１の吸着トラップ２０との間に、第２の冷却トラッ
プ２２が配置されている。
造する装置１０は、第１の及び第２の蒸発装置１２，１
４、加熱帯域１８を備えた反応器１６、前記反応器１６
の後方に接続された第１の吸着トラップ２０並びに第１
の吸着トラップ２０の後方に接続されかつそれと連結さ
れている真空ポンプ２４を有している。真空ポンプ２４
と第１の吸着トラップ２０との間に、第２の冷却トラッ
プ２２が配置されている。
【００２６】この実施例中に示された装置１０は、ドー
ピングされた酸化物、つまりユウロピウム（Ｅｕ）でド
ーピングされた酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）のナ
ノクリスタルを製造するために用いられる。イットリウ
ムあるいはユウロピウムの有機金属錯体、つまりイット
リウム−テトラメチルヘプタンジオナト及びＥｕ−テト
ラメチルヘプタンジオナト（Ｙ（ＴＭＨＤ）3もしくは
Ｅｕ（ＴＭＨＤ）3）は第１の蒸発装置１２もしくは第
２の蒸発装置１４中で気相の形に移行させられる。生じ
たこれらの錯体の気相はキャリアガスを用いて反応器１
６中へ運ばれる。キャリアガスとしてこの実施例におい
てはアルゴンを使用し、このアルゴンはキャリアガス源
３４から系中へ供給される。キャリアガスの流動速度は
この場合第１の流量調節器２６及び第２の流量調節器２
８を用いて、一般に２０ｍｌ／ｍｉｎ〜５０ｌ／ｍｉ
ｎ、有利に１５０〜２５０ｍｌ／ｍｉｎに調節される。
両方の蒸発器１２，１４はこの場合それぞれ約３０〜９
００℃、有利に１４０〜１８０℃の温度を有し、この温
度は油浴として構成されている蒸発加熱装置により生じ
る。
ピングされた酸化物、つまりユウロピウム（Ｅｕ）でド
ーピングされた酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）のナ
ノクリスタルを製造するために用いられる。イットリウ
ムあるいはユウロピウムの有機金属錯体、つまりイット
リウム−テトラメチルヘプタンジオナト及びＥｕ−テト
ラメチルヘプタンジオナト（Ｙ（ＴＭＨＤ）3もしくは
Ｅｕ（ＴＭＨＤ）3）は第１の蒸発装置１２もしくは第
２の蒸発装置１４中で気相の形に移行させられる。生じ
たこれらの錯体の気相はキャリアガスを用いて反応器１
６中へ運ばれる。キャリアガスとしてこの実施例におい
てはアルゴンを使用し、このアルゴンはキャリアガス源
３４から系中へ供給される。キャリアガスの流動速度は
この場合第１の流量調節器２６及び第２の流量調節器２
８を用いて、一般に２０ｍｌ／ｍｉｎ〜５０ｌ／ｍｉ
ｎ、有利に１５０〜２５０ｍｌ／ｍｉｎに調節される。
両方の蒸発器１２，１４はこの場合それぞれ約３０〜９
００℃、有利に１４０〜１８０℃の温度を有し、この温
度は油浴として構成されている蒸発加熱装置により生じ
る。
【００２７】反応器１６は流通反応器として構成されて
おり（図２）、アルミニウム管５２及び円筒形に構成さ
れた加熱帯域１８からなる。加熱帯域１８の末端には反
応器１６の内部にじゃま板４０が配置されている（図２
参照）。このじゃま板４０は反応器１６内のもしくは加
熱帯域１８内の対流を調節するために用いられる。反応
器１６の加熱帯域１８中の温度は約６００〜１６００
℃、有利に９００〜１１００℃のである。
おり（図２）、アルミニウム管５２及び円筒形に構成さ
れた加熱帯域１８からなる。加熱帯域１８の末端には反
応器１６の内部にじゃま板４０が配置されている（図２
参照）。このじゃま板４０は反応器１６内のもしくは加
熱帯域１８内の対流を調節するために用いられる。反応
器１６の加熱帯域１８中の温度は約６００〜１６００
℃、有利に９００〜１１００℃のである。
【００２８】ガス状の有機金属錯体と同時に反応ガス又
はその混合物が反応ガス源３２から反応器１６中へ導入
される。通常、反応ガスとして酸素又はその混合物が使
用される。導管４４は反応ガスの酸素を５０ｍｌ／ｍｉ
ｎ〜１００ｌ／ｍｉｎ、有利に７００〜９００ｍｌ／ｍ
ｉｎの流動速度で反応室中へ導入し、この流動速度は第
３の流量調節器３０を用いて調節される。反応器１６の
加熱帯域１８中で１〜１０００ｍｂａｒの圧力で有機金
属錯体が分解され及び即座に酸化物ナノクリスタルの形
成、特にＹ2Ｏ3：Ｅｕ−ナノクリスタルの形成が行われ
る。
はその混合物が反応ガス源３２から反応器１６中へ導入
される。通常、反応ガスとして酸素又はその混合物が使
用される。導管４４は反応ガスの酸素を５０ｍｌ／ｍｉ
ｎ〜１００ｌ／ｍｉｎ、有利に７００〜９００ｍｌ／ｍ
ｉｎの流動速度で反応室中へ導入し、この流動速度は第
３の流量調節器３０を用いて調節される。反応器１６の
加熱帯域１８中で１〜１０００ｍｂａｒの圧力で有機金
属錯体が分解され及び即座に酸化物ナノクリスタルの形
成、特にＹ2Ｏ3：Ｅｕ−ナノクリスタルの形成が行われ
る。
【００２９】反応器１６の後方に第１の吸着トラップ２
０が接続されている。この吸着トラップは冷却トラップ
として構成されており、それにより生じたナノクリスタ
ルが分離される。第１の吸着トラップ２０の後方に真空
ポンプ２４が接続されており、この真空ポンプは全体の
系中の圧力を約４０〜６０ｍｂａｒに保持する。全体の
系中で１〜１５００ｍｂａｒの圧力が考えられる。真空
ポンプ２４の汚染を避けるために、第１の吸着トラップ
２０と真空ポンプ２４との間に、同様に冷却トラップと
して構成されている第２の吸着トラップ２２及びフィル
ター（図示されていない）が設置されている。
０が接続されている。この吸着トラップは冷却トラップ
として構成されており、それにより生じたナノクリスタ
ルが分離される。第１の吸着トラップ２０の後方に真空
ポンプ２４が接続されており、この真空ポンプは全体の
系中の圧力を約４０〜６０ｍｂａｒに保持する。全体の
系中で１〜１５００ｍｂａｒの圧力が考えられる。真空
ポンプ２４の汚染を避けるために、第１の吸着トラップ
２０と真空ポンプ２４との間に、同様に冷却トラップと
して構成されている第２の吸着トラップ２２及びフィル
ター（図示されていない）が設置されている。
【００３０】こうして製造されたドーピングされた酸化
物ナノクリスタル、つまりＹ2Ｏ3：Ｅｕ−ナノクリスタ
ルは、立方晶構造であり、１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に５
〜２０ｎｍの粒径を有する。さらにこのナノクリスタル
はほとんど凝集していない。一般にＹ2Ｏ3：Ｅｕは蛍光
体である。こうして製造された酸化物ナノクリスタルは
低い又は高い輝度を有する照射装置用の蛍光体として使
用される。
物ナノクリスタル、つまりＹ2Ｏ3：Ｅｕ−ナノクリスタ
ルは、立方晶構造であり、１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に５
〜２０ｎｍの粒径を有する。さらにこのナノクリスタル
はほとんど凝集していない。一般にＹ2Ｏ3：Ｅｕは蛍光
体である。こうして製造された酸化物ナノクリスタルは
低い又は高い輝度を有する照射装置用の蛍光体として使
用される。
【００３１】図２はじゃま板４０を備えた反応器１６の
部分領域の略図であり、じゃま板４０は反応器１６の内
室３８中に、つまりアルミニウム管５２の内部に配置さ
れている。さらに、アルミニウム管５２の一方の側がフ
ランジ４２で封鎖されていることが認識できる。導管４
４及び４６はフランジ４２中の開口を通過して反応器の
内室もしくは反応器１６の加熱帯域１８中に導かれる。
図２中に示された実施例において、導管４６はキャリア
ガス及びガス状のホスト格子イオンの有機金属錯体を反
応器中へ運搬し、導管４４は反応ガス及びガス状のドー
ピングイオンの有機金属錯体を反応器中へ運搬する。
部分領域の略図であり、じゃま板４０は反応器１６の内
室３８中に、つまりアルミニウム管５２の内部に配置さ
れている。さらに、アルミニウム管５２の一方の側がフ
ランジ４２で封鎖されていることが認識できる。導管４
４及び４６はフランジ４２中の開口を通過して反応器の
内室もしくは反応器１６の加熱帯域１８中に導かれる。
図２中に示された実施例において、導管４６はキャリア
ガス及びガス状のホスト格子イオンの有機金属錯体を反
応器中へ運搬し、導管４４は反応ガス及びガス状のドー
ピングイオンの有機金属錯体を反応器中へ運搬する。
【００３２】図３は、本発明による装置１０を用いた本
発明による方法により製造されたナノクリスタルのＹ2
Ｏ3の回折図を示す。粉末状のＹ2Ｏ3標準（これについ
ても製造されたＹ2Ｏ3の回折図が提供されている）は９
９．９９９％の純度及び約１０μｍの粒径を有する。標
準として十分に粗粒の結晶である粉末が用いられるた
め、その光学特性は相応する単結晶の光学特性と一致す
る。この比較は、本発明により製造されたＹ2Ｏ3とＹ2
Ｏ3標準との回折モデルが特に一致することを示してい
る。本発明により製造されたナノクリスタルが、付加的
な温度処理を必要とせずに立方晶構造（単結晶と同様）
を有することが示された。
発明による方法により製造されたナノクリスタルのＹ2
Ｏ3の回折図を示す。粉末状のＹ2Ｏ3標準（これについ
ても製造されたＹ2Ｏ3の回折図が提供されている）は９
９．９９９％の純度及び約１０μｍの粒径を有する。標
準として十分に粗粒の結晶である粉末が用いられるた
め、その光学特性は相応する単結晶の光学特性と一致す
る。この比較は、本発明により製造されたＹ2Ｏ3とＹ2
Ｏ3標準との回折モデルが特に一致することを示してい
る。本発明により製造されたナノクリスタルが、付加的
な温度処理を必要とせずに立方晶構造（単結晶と同様）
を有することが示された。
【００３３】本発明により製造されたナノクリスタルの
Ｙ2Ｏ3及びＹ2Ｏ3：Ｅｕに関して、ホスト格子に分類さ
れる吸収エッジ（Absorptionkante）（長波長の端部に
ある）が、粗結晶の対照物質と比較して短波長方向に約
１０ｎｍだけシフトする（より高いエネルギーに相当す
る）ことが示された。このことは励起最大値もより高い
励起エネルギーにあるという結果となる。しかしなが
ら、放出特性は変化しないままである。この特性は２つ
の点で注目すべきである：一方で、ナノクリスタル蛍光
体の吸収エッジを適合させるか又は最適化するという可
能性が提供される。Ｙ2Ｏ3の場合、図４によるとこれは
２１４ｎｍ（標準）から２０４ｎｍにシフトすることが
でき、０．２ｅＶ（５．８５から６．０５ｅＶへの上
昇）のエネルギー差に相当する。特に、２０ｎｍを下回
る粒径の場合、粒径が小さくなればシフトがより大きく
なる。図４ａは標準（平均粒径１０μｍ）と本発明によ
る粉末（平均粒径１０ｎｍ）との間の比較を示す。
Ｙ2Ｏ3及びＹ2Ｏ3：Ｅｕに関して、ホスト格子に分類さ
れる吸収エッジ（Absorptionkante）（長波長の端部に
ある）が、粗結晶の対照物質と比較して短波長方向に約
１０ｎｍだけシフトする（より高いエネルギーに相当す
る）ことが示された。このことは励起最大値もより高い
励起エネルギーにあるという結果となる。しかしなが
ら、放出特性は変化しないままである。この特性は２つ
の点で注目すべきである：一方で、ナノクリスタル蛍光
体の吸収エッジを適合させるか又は最適化するという可
能性が提供される。Ｙ2Ｏ3の場合、図４によるとこれは
２１４ｎｍ（標準）から２０４ｎｍにシフトすることが
でき、０．２ｅＶ（５．８５から６．０５ｅＶへの上
昇）のエネルギー差に相当する。特に、２０ｎｍを下回
る粒径の場合、粒径が小さくなればシフトがより大きく
なる。図４ａは標準（平均粒径１０μｍ）と本発明によ
る粉末（平均粒径１０ｎｍ）との間の比較を示す。
【００３４】他方で、拡張された付活の適用の可能性が
提供される。例えばユウロピウムは付活剤としてホスト
格子Ｙ2Ｏ3中で最も発光する。しかしながら、十分にナ
ノクリスタルな粉末を使用する場合、他の希土類金属も
付活剤として挙げられる。
提供される。例えばユウロピウムは付活剤としてホスト
格子Ｙ2Ｏ3中で最も発光する。しかしながら、十分にナ
ノクリスタルな粉末を使用する場合、他の希土類金属も
付活剤として挙げられる。
【図１】酸化物ナノクリスタルを製造するための本発明
による装置の略図
による装置の略図
【図２】酸化物ナノクリスタルを製造するための本発明
による装置の反応器の部分領域の略図
による装置の反応器の部分領域の略図
【図３】本発明による方法により製造された酸化物ナノ
クリスタルの回折図
クリスタルの回折図
【図４】粗粒の標準粉末とナノクリスタルの粉末との比
較におけるＹ2Ｏ3の拡散反射スペクトルを示す図
較におけるＹ2Ｏ3の拡散反射スペクトルを示す図
【図５】粗粒の標準粉末とナノクリスタルの粉末との比
較におけるＥｕでドーピングされたＹ2Ｏ3の励起スペク
トルを示す図
較におけるＥｕでドーピングされたＹ2Ｏ3の励起スペク
トルを示す図
フロントページの続き (72)発明者 アルミーン コンラート ドイツ連邦共和国 シュヴァープミュンヘ ン ブライトヴェーク 13 (72)発明者 アルフレート ガーン ドイツ連邦共和国 ケーニッヒスブルン シュペルバーシュトラーセ ８ (72)発明者 フランツ クンマー ドイツ連邦共和国 ミュンヘン シュライ スハイマー シュトラーセ 121
Claims (26)
- 【請求項１】 酸化物ナノクリスタルの製造方法におい
て、前記方法が次の工程： ａ） ホスト格子イオンを有機金属錯体又は揮発性無機
化合物として少なくとも１つの第１の蒸発器（１２）中
へ導入する工程、 ｂ） 前記錯体又は前記化合物を気相に変換する工程、 ｃ） 生じた気相を１種以上のキャリアガス及び／又は
キャリアガス混合物を用いて、少なくとも１つの反応器
１６の少なくとも１つの加熱帯域（１８）中へ輸送し、
かつ１種以上の反応ガス及び／又は反応ガス混合物を供
給する工程、 ｄ） 前記錯体又は前記化合物を反応器（１６）の加熱
帯域（１８）中で１〜１０００ｍｂａｒの圧力で分解
し、酸化物ナノクリスタルを即座に形成させる工程、 ｅ） 酸化物ナノクリスタルを少なくとも１つの吸着ト
ラップ（２０）で分離する工程、を有することを特徴と
する酸化物ナノクリスタルの製造方法。 - 【請求項２】 ホスト格子イオンを用いる方法工程ａ）
中において、ドーピングイオンを有機金属錯体又は揮発
性無機化合物として第２の蒸発器（１４）中へ導入し、
前記錯体又は前記化合物を気相に変換し、生じた気相を
１種以上のキャリアガス及び／又はキャリアガス混合物
を用いて反応器（１６）の加熱帯域（１８）中へ輸送す
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ホスト格子イオンが元素の周期表のＩＩ
〜ＶＩ主属の元素、特に希土類金属、有利にＹ、Ｇｄ並
びにＭｇ、Ｃａ、Ｂａ及びＡｌである、請求項１又は２
記載の方法。 - 【請求項４】 ドーピングイオンが、希土類元素のイオ
ンである、請求項１から３までのいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項５】 有機金属錯体が、ホスト格子イオン又は
ドーピングイオンと水素−テトラメチルヘプタンジオナ
トとの化合物である、請求項１から４までのいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項６】 生じるドーピングされた酸化物ナノクリ
スタルが蛍光体である、請求項２から５までのいずれか
１項記載の方法。 - 【請求項７】 第１及び第２の蒸発器（１２，１４）が
約３０〜９００℃の温度を有する、請求項１から６まで
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 反応器（１６）の加熱帯域（１８）中の
温度が約６００〜１６００℃である、請求項１から７ま
でのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】 キャリアガスとして不活性なガス又はガ
ス混合物を使用する、請求項１から８までのいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項１０】 反応ガスとして酸素又はその混合物を
使用する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１１】 系中でのキャリアガス又はキャリアガ
ス混合物の流動速度は２０ｍｌ／ｍｉｎから５０ｌ／ｍ
ｉｎである、請求項１から１０までのいずれか１項記載
の方法。 - 【請求項１２】 系中での反応ガス又は反応ガス混合物
の流動速度は５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｌ／ｍｉｎであ
る、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１３】 全体の系中の圧力が約１〜１５００ｍ
ｂａｒである、請求項１から１２までのいずれか１項記
載の方法。 - 【請求項１４】 生じた酸化物ナノクリスタルが熱力学
的平衡相で存在する、請求項１から１３までのいずれか
１項記載の方法。 - 【請求項１５】 生じた酸化物ナノクリスタルが高くて
も１００ｎｍ、有利に高くても２０ｎｍの粒度を有し、
かつ立方晶構造を有する、請求項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 装置（１０）が少なくとも１つの蒸発
器（１２，１４）、少なくとも１つの加熱帯域（１８）
を有する少なくとも１つの反応器（１６）、少なくとも
１つの吸着トラップ（２０，２２）及び少なくとも一つ
の真空ポンプ（２４）からなる、酸化物ナノクリスタル
を製造するための装置。 - 【請求項１７】 蒸発器（１２，１４）が油浴として構
成されている蒸発加熱装置を有する、請求項１６記載の
装置。 - 【請求項１８】 反応器（１６）が流通反応器である、
請求項１６又は１７記載の装置。 - 【請求項１９】 蒸発器（１２，１４）と反応器（１
６）との間にそれぞれ加熱可能な導管（４８，５０）が
配置されている、請求項１６から１８までのいずれか１
項記載の装置。 - 【請求項２０】 反応器（１６）がアルミニウム管（５
２）及び円筒形に構成された加熱帯域（１８）からな
る、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項２１】 反応器（１６）内の加熱帯域（１８）
の末端部にじゃま板（４０）が配置されている、請求項
２０記載の装置。 - 【請求項２２】 第１の吸着トラップ（２０）の後方に
接続された第２の吸着トラップ（２２）と真空ポンプ
（２４）との間にフィルタが配置されている、請求項１
６から２１までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２３】 吸着トラップ（２０，２２）が冷却ト
ラップである、請求項１６から２２までのいずれか１項
記載の装置。 - 【請求項２４】 低い又は高い輝度を有する照射装置用
の蛍光体としての請求項１から１５までのいずれか１項
記載の製造方法により製造された酸化物ナノクリスタル
の使用。 - 【請求項２５】 酸化物の結晶、特に金属Ｙ、Ｇｄ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ａｌの酸化物又は酸硫化物からなるホ
スト格子を有し、その際、前記ホスト格子は希土類金属
で付活されており、その際、蛍光体は凝集の少ない、平
均粒子サイズ１〜２０ｎｍ及び立方晶構造を有するナノ
クリスタルからなる、照射装置用の蛍光体。 - 【請求項２６】 ホスト格子の吸収エッジが同じ材料の
標準物質と比較して短い波長方向にシフトしている、請
求項２５記載の蛍光体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19936868.6 | 1999-08-05 | ||
| DE19936868A DE19936868A1 (de) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von oxidischen Nanokristallen |
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|---|---|---|---|
| JP2013049197A Division JP2013166690A (ja) | 1999-08-05 | 2013-03-12 | 酸化物ナノクリスタルを製造するための方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001072402A true JP2001072402A (ja) | 2001-03-21 |
| JP5366344B2 JP5366344B2 (ja) | 2013-12-11 |
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ID=7917259
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000234162A Expired - Fee Related JP5366344B2 (ja) | 1999-08-05 | 2000-08-02 | 酸化物ナノクリスタルを製造するための方法及び装置、その使用及び照射装置用の蛍光体 |
| JP2013049197A Pending JP2013166690A (ja) | 1999-08-05 | 2013-03-12 | 酸化物ナノクリスタルを製造するための方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013049197A Pending JP2013166690A (ja) | 1999-08-05 | 2013-03-12 | 酸化物ナノクリスタルを製造するための方法 |
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| CA (1) | CA2314649A1 (ja) |
| DE (1) | DE19936868A1 (ja) |
| HU (1) | HU230317B1 (ja) |
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