JP2007112951A - 無機化合物及びこれを含む組成物と成形体、発光装置、固体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のガーネット型化合物は、下記一般式で表されるものである。一般式A1(III)3-2xA2(II)xA3(III)xB(III)2C1(III)3-xC2(IV)xO12(ローマ数字:イオン価数、A1〜A3:Aサイトの元素、B:Bサイトの元素、C1及びC2:Cサイトの元素、A1、A2、B、C1、及びC2は各々、上記イオン価数の少なくとも1種の元素、A3:3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、A1とA3とは異なる元素、0<x<1.5(但し、x=1.0を除く。)、O:酸素原子)
【選択図】なし
Description
MLn2QR4O12 (I)
Ln3R5O12 (II)
(1−x)MLn2QR4O12・xLn3R5O12 (III)
(式中、Mは、Mg,Ca,Sr,及びBaから選ばれる少なくとも1つの元素、
Lnは、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,及びLuから選ばれる少なくとも1つの希土類元素、
Qは、Si,Ge,Sn,及びPbから選ばれる少なくとも1つの元素、
Rは、B,Al,Ga,In,及びTlから選ばれる少なくとも1つの元素、
0<x≦0.98)
一般式A1(III)3-2xA2(II)xA3(III)xB(III)2C1(III) 3-xC2(IV)xO12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A1、A2、及びA3:Aサイトの元素、B:Bサイトの元素、C1及びC2:Cサイトの元素、
A1、A2、B、C1、及びC2は各々、上記イオン価数の少なくとも1種の元素、
A3:3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
A1とA3とは異なる元素、
0<x<1.5(但し、x=1.0を除く。)、
O:酸素原子)
MLn2QR4O12 (I)
Ln3R5O12 (II)
(1−x)MLn2QR4O12・xLn3R5O12 (III)
(式中、Mは、Mg,Ca,Sr,及びBaから選ばれる少なくとも1つの元素、
Lnは、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,及びLuから選ばれる少なくとも1つの希土類元素、
Qは、Si,Ge,Sn,及びPbから選ばれる少なくとも1つの元素、
Rは、B,Al,Ga,In,及びTlから選ばれる少なくとも1つの元素、
0<x≦0.98)
母体化合物に含まれるイオン半径r1の被置換イオン(a)の一部を、被置換イオン(a)よりも大きいイオン半径r2(r2>r1)を有する、イオン価数がn価の発光性元素イオン(b)で固溶置換した無機化合物において、
発光性元素イオン(b)を固溶するに際して、
被置換イオン(a)よりも小さいイオン半径r3(r3<r1)を有し、イオン価数がa価である、少なくとも1種の第1の非発光性元素イオン(c)と、
イオン価数がb価である(但し、bはa+b=2nを充足する)、少なくとも1種の第2の非発光性元素イオン(d)とを同時に固溶させてなることを特徴とするものである。
一般式:A(III)3B(III)2C(III)3O12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Y,Sc,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B:Bサイトの元素であり、Al,Sc,Ga,Cr,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
C:Cサイトの元素であり、Al及びGaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
この系は、2価のSrを同じ価数のCaで置換するものであり、Caを固溶させることに電荷補償の意図はない。また、Sr2+(イオン半径(12配位)=0.144nm)はイオン半径が非常に大きいことから、Caを固溶させることで、イオン半径を調整する効果も得られない。
(仮説1)Mgをドープすることで、Mg2+がTi4+サイトに置換固溶し、Ba2+サイトを置換固溶するPrイオンを電荷補償している。
(仮説2)Mgをドープすることで、Prの固溶サイトがTiサイトに移って6配位となり、発光強度が増大する。
しかしながら、発光中心であるPrイオン濃度を固定して、Mgドープ量を変化させた実験がなされているにすぎない。この実験だけでは、どのサイトをMgで固溶置換させようとしたのか不明であり、発光強度向上のメカニズムを上記仮説のみで説明するのは無理がある。また、仮説が正しいとしても、本発明のようにイオン半径と電荷補償の双方から材料設計を行ったものではない。
本発明の成形体は、前記ガーネット型化合物又は前記無機化合物からなる多結晶焼結体、若しくは該多結晶焼結体の粉砕物がバインダを介して結合されて成形された成形体であることが好ましい。
一般式A1(III)3-2xA2(II)xA3(III)xB(III)2C1(III) 3-xC2(IV)xO12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A1、A2、及びA3:Aサイトの元素、B:Bサイトの元素、C1及びC2:Cサイトの元素、
A1、A2、B、C1、及びC2は各々、上記イオン価数の少なくとも1種の元素、
A3:3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
A1とA3とは異なる元素、
0<x<1.5(但し、x=1.0を除く。)、
O:酸素原子)
「課題を解決するための手段」の項で詳述したように、本発明のガーネット型化合物は、イオン半径とイオン価数バランスに着目して材料設計されたものであり、下記一般式で表されることを特徴とするものである。
一般式A1(III)3-2xA2(II)xA3(III)xB(III)2C1(III) 3-xC2(IV)xO12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A1、A2、及びA3:Aサイトの元素、B:Bサイトの元素、C1及びC2:Cサイトの元素、
A1、A2、B、C1、及びC2は各々、上記イオン価数の少なくとも1種の元素、
A3:3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
A1とA3とは異なる元素、
0<x<1.5(但し、x=1.0を除く。)、
O:酸素原子)
A1(III)が、Y,Sc,及びInからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であり、
A2(II)が、Mg,Ca,Sr,及びMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であり、
B(III)が、Al,Sc,Ga,Cr,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であり、
C1(III)が、Al及びGaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であり、
C2(IV)が、Si及びGeからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であることが好ましい。
本発明は材料設計の思想自体が新規であり、ガーネット型化合物に限らず、母体化合物の被置換イオンの一部を、被置換イオンより大きいイオン半径の置換イオンで置換する系に適用可能であり、本発明の材料設計に基づいて設計された下記無機化合物が新規である。
母体化合物に含まれるイオン半径r1の被置換イオン(a)の一部を、被置換イオン(a)よりも大きいイオン半径r2(r2>r1)を有する、イオン価数がn価の発光性元素イオン(b)で固溶置換した無機化合物において、
発光性元素イオン(b)を固溶するに際して、
被置換イオン(a)よりも小さいイオン半径r3(r3<r1)を有し、イオン価数がa価である、少なくとも1種の第1の非発光性元素イオン(c)と、
イオン価数がb価である(但し、bはa+b=2nを充足する)、少なくとも1種の第2の非発光性元素イオン(d)とを同時に固溶させてなることを特徴とするものである。
後記実施例1〜3の評価結果である図8及び図10に示すように、Pr−Mg−Si−YAGでは、発光性元素イオン(b)であるPrのイオン濃度を上記範囲とすることで、格子歪が良好に抑えられ、高輝度発光が得られる。本発明者は、Pr−Mg−Si−YAGに限らず、本発明の無機化合物であれば、発光性元素イオン(b)のイオン濃度を上記範囲とすることで、同様の効果が得られることを見出している。
上記の如く、a=n−1及びb=n+1を充足することが好ましいので、発光性元素イオン(b)のイオン価数n価が3価である場合、第1の非発光性元素イオン(c)のイオン価数a価が2価であり、第2の非発光性元素イオン(d)のイオン価数b価が4価であることが好ましい。
一般式:A(III)3B(III)2C(III)3O12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Y,Sc,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B:Bサイトの元素であり、Al,Sc,Ga,Cr,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
C:Cサイトの元素であり、Al及びGaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
母体化合物M1としては、Y3Al5O12(YAG)等が挙げられる。
一般式A1(III)3-2xA2(II)xA3(III)xB(III)2C1(III) 3-xC2(IV)xO12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A1、A2、及びA3:Aサイトの元素、B:Bサイトの元素、C1及びC2:Cサイトの元素、
A1、A2、B、C1、及びC2は各々、上記イオン価数の少なくとも1種の元素、
A3:3価の希土類(Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
A1とA3とは異なる元素、
0<x<1.5(但し、x=1.0を除く。)、
O:酸素原子)
A3がLa及び/又はLuからなる組成では発光しないので、この組成は上記式から除いてある。
例えば、被置換イオン(a)がY3+であり、発光性元素イオン(b)がPr3+であり、第1の非発光性元素イオン(c)がMg2+であり、第2の非発光性元素イオン(d)がSi4+の組合せ(この場合の化合物はPr−Mg−Si−YAG)が挙げられる。
一般式R(III)2O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
Rは、Y、及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
一般式A(II)B(IV)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Ba,Sr,Ca,Mg,及びPbからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B:Bサイトの元素であり、Ti,Zr,Hf,Th,Sn,及びSiからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
一般式A(I)B(V)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Li,Na,及びKからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B:Bサイトの元素であり、V,Nb,及びTaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
一般式A(II)B1(II) 1/2B2(VI) 1/2O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、Fe,Cr,Co,及びMgからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、W,Mo,Re,及びOsからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
一般式A(II)B1(III) 2/3B2(VI) 1/3O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、In,Sc,Y,Cr,Fe,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、W,Mo,及びReからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
一般式A(II)B1(III) 1/2B2(V) 1/2O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、Sc,Fe,Bi,Mn,Cr,In,Ga,Ca,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、Nb,Ta、Os,及びSbからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
一般式A(II)B1(II)1/3B2(V) 2/3O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、Mg,Co,Ni、Zn,Fe,Pb,Sr,及びCaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、Nb及びTaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子)
一般式:A(III)B(III)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Y,La,Gd,及びBiからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
B:Bサイトの元素であり、Al,Sc,V,Cr,Fe,Co,Ga,及びYからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
O:酸素原子)
一般式:A(III)B(III)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Ce,Pr,Nd,Sm,及びEuからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
B:Bサイトの元素であり、Al,Sc,V,Cr,Fe,Co,Ga,及びYからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
O:酸素原子)
母体化合物M10を用いる場合、発光性元素イオン(b)は、母体化合物を構成する元素と異なる元素とする。
上記の本発明のガーネット型化合物及び上記の本発明の無機化合物は、単結晶構造でも多結晶構造でもよく、不可避不純物を含むものであってもよい。また、全体が単相であることが好ましいが、特性上支障のない範囲内で異相を含むものであってもよい。
本発明の組成物は、上記の本発明のガーネット型化合物又は上記の本発明の無機化合物を含むことを特徴とするものである。
本発明の組成物は、本発明の化合物以外の任意成分(例えば、樹脂等)を含むことができる。
本発明の成形体は、上記の本発明のガーネット型化合物又は上記の本発明の無機化合物を含むことを特徴とするものである。
本発明の成形体としては、製造容易性、形状設計自由度、コスト等を考慮すれば、
(a)本発明の化合物の多結晶焼結体、又は、
(b)上記多結晶焼結体(a)の粉砕物がバインダを介して結合されて成形された成形体が好ましい。
バインダとしては制限なく、(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステルの単独重合体又は共重合体を含むアクリル系樹脂(PMMA樹脂)等の透光性樹脂が好ましい。
本発明の化合物には発光性化合物と非発光性化合物が含まれるが、励起光により励起されて発光する本発明の発光性化合物を含む場合には、本発明の成形体が発光体となり、種々の用途に利用できる。
本発明の化合物が励起光により励起されてレーザ光を発振するレーザ物質の場合には、これを含む本発明の成形体はレーザ媒質となり、種々の用途に利用できる。
本発明の発光装置は、上記の本発明の発光性化合物を含む成形体からなる発光体と、該発光体に励起光を照射する励起光源とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の発光装置は上記実施形態に限らず、装置構成は適宜設計変更可能である。例えば、図2に示す如く、発光体5を円板状に成形して、この発光体5の表面に実装ブロック6を突設して、この上に励起光源である発光素子3を実装する構成とすることができる。図2は、発光素子3側から見た平面図である。
本発明の固体レーザ装置は、励起光により励起されてレーザ光を発振する本発明の化合物を含む成形体からなる固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に励起光を照射する励起光源とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の固体レーザ装置は上記実施形態に限らず、装置構成は適宜設計変更可能である。例えば、図4に示す如く、固体レーザ媒質13と出力ミラー14との間に、非線形光学結晶体15を配置し、固体レーザ媒質13から発振されたレーザ光を第2高調波等に波長変換(短波長化)して出射させる構成とすることができる。
以下のようにして、本発明の1.0%Pr−Mg−Si−YAGの多結晶焼結体を調製した(1.0%はPrドープ量(モル%)を示している(他の試料についても同様に表記する。)。モル比が、Y:Pr:Mg=2.94:0.03:0.03、Al:Si=4.97:0.03となるよう原料を配合した。
原料粉末組成を変える以外は実施例1と同様にして、2.0%Pr−Mg−Si−YAG(実施例2)と3.0%Pr−Mg−Si−YAG(実施例3)とを調製した。
原料粉末組成を、Y2O3粉末33.871g及びα−Al2O3粉末25.490gとした以外は、実施例1と同様にして、Pr、Mg、及びSiをドープしないノンドープYAGの多結晶焼結体を調製した。
原料粉末組成を、Y2O3粉末33.533g、α−Al2O3粉末25.490g、及びPr6O11粉末0.511gとした以外は、実施例1と同様にして、PrをドープしMg及びSiをドープしない1.0%Pr−YAGの多結晶焼結体を調製した。
原料粉末組成を変える以外は比較例2と同様にして、0.5%Pr−YAG(比較例3)、0.75%Pr−YAG(比較例4)、2.0%Pr−YAG(比較例5)、及び3.0%Pr−YAG(比較例6)の多結晶焼結体を調製した。
原料粉末組成を、Y2O3粉末33.194g、α−Al2O3粉末25.490g、Pr6O11粉末0.511g、及びMgO粉末0.121gとした以外は、実施例1と同様にして、Pr及びMgをドープしSiをドープしない1.0%Pr−Mg−YAGを調製した。
<粉末X線回折測定>
実施例1〜3(Pr−Mg−Si−YAG)、比較例1(ノンドープYAG)、比較例2〜6(Pr−YAG)について、各々、得られた多結晶焼結体を乳鉢で粉砕し、リガク社製X線回折装置にて粉末X線回折(XRD)測定を実施した。測定条件は、CuKα、40kV、40mA、スキャンスピード:0.5deg/min、受光スリット:0.15mmとした。XRD測定結果を図7に示す。実施例1〜3は同様のスペクトルであったので、実施例1のみを図示してある。比較例2〜6は同様のスペクトルであったので、比較例2のみを図示してある。
本発明者は、上記XRD測定の結果から格子定数を求めた。すなわち、2θ=100〜150°におけるYAG立方晶の回折ピーク値を、接線法を用いて得、Nelson−Riley関数を用いて、正確な格子定数を算出した。算出された格子定数を図8に示す。
実施例1(1.0%Pr−Mg−Si−YAG)、比較例2(1.0%Pr−YAG)、及び比較例7(1.0%Pr−Mg−YAG)について、各々、日立分光蛍光光度計F−4500にて、発光スペクトル(蛍光スペクトル)測定を行った。励起光の波長λexは、Prドープ化合物について励起スペクトルを取ったときに最大発光強度を示す452nmとした。
本焼成プロセスを、真空焼結炉にて、真空度1.3×10−3Pa下、500℃/hrで1750℃まで昇温し、同温度で20時間保持し、500℃/hrで1000℃まで冷却し、自然炉冷するというプロセスに変更した以外は、実施例1と同様にして、本発明の1.0%Pr−Mg−Si−YAGの多結晶焼結体を得た。
3 発光素子(励起光源)
5 発光体(成形体)
10 固体レーザ装置
11 半導体レーザダイオード(励起光源)
13 固体レーザ媒質(成形体)
Claims (32)
- 下記一般式で表されることを特徴とするガーネット型化合物。
一般式A1(III)3-2xA2(II)xA3(III)xB(III)2C1(III) 3-xC2(IV)xO12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A1、A2、及びA3:Aサイトの元素、B:Bサイトの元素、C1及びC2:Cサイトの元素、
A1、A2、B、C1、及びC2は各々、上記イオン価数の少なくとも1種の元素、
A3:3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
A1とA3とは異なる元素、
0<x<1.5(但し、x=1.0を除く。)、
O:酸素原子) - A1(III)が、Y,Sc,及びInからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であることを特徴とする請求項1に記載のガーネット型化合物。
- A2(II)が、Mg,Ca,Sr,及びMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であり、
B(III)が、Al,Sc,Ga,Cr,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であり、
C1(III)が、Al及びGaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であり、
C2(IV)が、Si及びGeからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素であることを特徴とする請求項2に記載のガーネット型化合物。 - A1(III)がYであり、
A2(II)がMgであり、
A3(III)がPrであり、
B(III)がAlであり、
C1(III)がAlであり、
C2(IV)がSiであることを特徴とする請求項3に記載のガーネット型化合物。 - 母体化合物に含まれるイオン半径r1の被置換イオン(a)の一部を、被置換イオン(a)よりも大きいイオン半径r2(r2>r1)を有する、イオン価数がn価の発光性元素イオン(b)で固溶置換した無機化合物において、
発光性元素イオン(b)を固溶するに際して、
被置換イオン(a)よりも小さいイオン半径r3(r3<r1)を有し、イオン価数がa価である、少なくとも1種の第1の非発光性元素イオン(c)と、
イオン価数がb価である(但し、bはa+b=2nを充足する)、少なくとも1種の第2の非発光性元素イオン(d)とを同時に固溶させてなることを特徴とする無機化合物。 - 第1の非発光性元素イオン(c)と、第2の非発光性元素イオン(d)とを、等モル量固溶させてなることを特徴とする請求項5に記載の無機化合物。
- 発光性元素イオン(b)と、第1の非発光性元素イオン(c)と、第2の非発光性元素イオン(d)とを、等モル量固溶させてなることを特徴とする請求項6に記載の無機化合物。
- 第1の非発光性元素イオン(c)のイオン価数a価と、第2の非発光性元素イオン(d)のイオン価数b価とが、a=n−1及びb=n+1を充足することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の無機化合物。
- 被置換イオン(a)のイオン価数が、発光性元素イオン(b)のイオン価数n価と等しいことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の無機化合物。
- 第2の非発光性元素イオン(d)の格子サイト位置が、被置換イオン(a)及び発光性元素イオン(b)の格子サイト位置と異なることを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載の無機化合物。
- 発光性元素イオン(b)のイオン濃度が0モル%超3モル%以下であることを特徴とする請求項5〜10のいずれかに記載の無機化合物。
- 発光性元素イオン(b)のイオン価数が3価(n=3)であることを特徴とする請求項5〜11のいずれかに記載の無機化合物。
- 第1の非発光性元素イオン(c)のイオン価数a価が2価であり、第2の非発光性元素イオン(d)のイオン価数b価が4価であることを特徴とする請求項12に記載の無機化合物。
- 前記母体化合物が、下記一般式で表されるガーネット型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式:A(III)3B(III)2C(III)3O12
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Y,Sc,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B:Bサイトの元素であり、Al,Sc,Ga,Cr,In,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
C:Cサイトの元素であり、Al及びGaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 被置換イオン(a)がY3+であり、
発光性元素イオン(b)がPr3+であり、
第1の非発光性元素イオン(c)がMg2+であり、
第2の非発光性元素イオン(d)がSi4+であることを特徴とする請求項14に記載の無機化合物。 - 前記母体化合物が、Y3Al5O12であることを特徴とする請求項15に記載の無機化合物。
- 前記母体化合物が、下記一般式で表されるC希土類型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式R(III)2O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
Rは、Y、及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式A(II)B(IV)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Ba,Sr,Ca,Mg,及びPbからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B:Bサイトの元素であり、Ti,Zr,Hf,Th,Sn,及びSiからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式A(I)B(V)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Li,Na,及びKからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B:Bサイトの元素であり、V,Nb,及びTaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式A(II)B1(II) 1/2B2(VI) 1/2O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、Fe,Cr,Co,及びMgからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、W,Mo,Re,及びOsからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式A(II)B1(III) 2/3B2(VI) 1/3O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、In,Sc,Y,Cr,Fe,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、W,Mo,及びReからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式A(II)B1(III) 1/2B2(V) 1/2O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、Sc,Fe,Bi,Mn,Cr,In,Ga,Ca,及び3価の希土類(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、Nb,Ta、Os,及びSbからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式A(II)B1(II)1/3B2(V) 2/3O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、トータルのイオン価数が2価である少なくとも1種の元素、
B1:Bサイトの元素であり、Mg,Co,Ni、Zn,Fe,Pb,Sr,及びCaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
B2:Bサイトの元素であり、Nb及びTaからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が、下記一般式で表される化合物であることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式:A(III)B(III)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Y,La,Gd,及びBiからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
B:Bサイトの元素であり、Al,Sc,V,Cr,Fe,Co,Ga,及びYからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
O:酸素原子) - 前記母体化合物が下記一般式で表される化合物であり、かつ、発光性元素イオン(b)が該母体化合物を構成する元素と異なることを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載の無機化合物。
一般式:A(III)B(III)O3
(式中、()内のローマ数字:イオン価数、
A:Aサイトの元素であり、Ce,Pr,Nd,Sm,及びEuからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
B:Bサイトの元素であり、Al,Sc,V,Cr,Fe,Co,Ga,及びYからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素、
O:酸素原子) - 請求項1〜4のいずれかに記載のガーネット型化合物、又は請求項5〜25のいずれかに記載の無機化合物を含むことを特徴とする組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のガーネット型化合物、又は請求項5〜25のいずれかに記載の無機化合物を含むことを特徴とする成形体。
- 前記ガーネット型化合物又は前記無機化合物からなる多結晶焼結体、若しくは該多結晶焼結体の粉砕物がバインダを介して結合されて成形された成形体であることを特徴とする請求項27に記載の成形体。
- 前記ガーネット型化合物又は前記無機化合物が、励起光により励起されて発光する発光性化合物であることを特徴とする請求項27又は28に記載の成形体。
- 前記ガーネット型化合物又は前記無機化合物が、励起光により励起されてレーザ光を発振するレーザ物質であることを特徴とする請求項27又は28に記載の成形体。
- 請求項29に記載の成形体からなる発光体と、該発光体に前記励起光を照射する励起光源とを備えたことを特徴とする発光装置。
- 請求項30に記載の成形体からなる固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に前記励起光を照射する励起光源とを備えたことを特徴とする固体レーザ装置。
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