JP2015172196A - ガーネット材料、その製造方法、およびガーネット材料を備えた放射放出部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化学式A3−xB5O12:Dxによって表される組成を有するガーネットと、バリウム・アルミニウム含有酸化物とを含んだ材料。前記材料中のバリウム含量は0.1〜2.5重量%であり、空隙率は全体積の0.001〜2体積%である材料。ガーネットA3−xB5O12:Dx[Aはルテチウム、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、スカンジウム、それ以外の希土類金属又はこれらの混合物;Bはアルミニウム、スカンジウム、ガリウム、インジウム、ホウ素又はこれらの混合物;Dはクロム、マンガン又は希土類金属(特に、セリウム、プラセオジム或いはガドリニウム)、少なくとも1種類のドーパントであり、xが0≦x≦2の範囲]
【選択図】図5
Description
スラリーを調製する前に、2.985モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.03モルのCeO2と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)0.56重量%のBaAl2O4とを、ボールミルの中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形した後、薄片を形成した。薄片を空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1750℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、透明度の高いLuAG:Ceセラミック材料を得た。
スラリーを調製する前に、2.985モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.03モルのCeO2と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)0.09重量%のBaAl2O4とを、ボールミルの中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形した後、薄片を形成した。薄片を空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1750℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、透明度の高いLuAG:Ceセラミック材料を得た。
スラリーを調製する前に、2.955モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.09モルのCeO2と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)0.09重量%のBaAl2O4とを、ボールミルの中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形した後、薄片を形成した。薄片を空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1750℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、透明度の高いLuAG:Ceセラミック材料を得た。
スラリーを調製する前に、2.985モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.03モルのCeO2と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)2.0重量%のBaAl2O4とを、ボールミルの中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーからテープを成形した後、テープから薄片を形成した。薄片を空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1750℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、透明度の高いLuAG:Ceセラミック材料を得た。
実施例4の手順に従って試料を作製した。
スラリーを調製する前に、2.985モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.03モルのCeO2と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)0.15重量%のBaAl2O4と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)0.75重量%のAl2O3とを、ボールミル中で完全に混合した。この実施例では、アルミン酸バリウムと過剰なアルミニウム酸化物の組合せを焼結助剤として使用する。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形した後、薄片を形成した。薄片を空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1750℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、透明度の高いLuAG:Ceセラミック材料を得た。
スラリーを調製する前に、2.955モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.09モルのCeO2と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)0.15重量%のBaAl2O4と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)0.75重量%のAl2O3とを、ボールミル中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形した後、薄片を形成した。薄片を空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1750℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、透明度の高いLuAG:Ceセラミック材料を得た。
スラリーを調製する前に、あらかじめ作製されたLuAG:Ce粉末として、平均粒径が3μmであり、ルテチウムの1mol%がドーパントとしてのセリウムによって置換されており、さらに、750ppmのバリウム、5000ppmのイットリウム、110ppmのケイ素、58ppmのカルシウム、53ppmのガドリニウム、35ppmのホウ素、22ppmのジルコニウム、および17ppmのマグネシウムを含むLuAG:Ce粉末を、ボールミル中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形した後、薄片を形成した。薄片を1150℃において予備焼結し、次いで、1800℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、透明度の高いLuAG:Ceセラミック材料を得た。
スラリーを形成する前に、2.985モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.03モルのCeO2とを、ボールミル中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形し、空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1800℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、LuAG:Ceセラミック材料を得た。
比較実施例1の手順に従って試料を作製した。
スラリーを調製する前に、2.985モルのLu2O3と、5モルのAl2O3と、0.03モルのCeO2と、(1モルの(Lu,Ce)3Al5O12を基準として)2.0重量%のAl2O3とを、ボールミル中で完全に混合した。次いで、有機結合剤(例:水性のアクリル系結合剤)と水とを加えて、スラリーを調製した。このスラリーをテープに成形し、空気中で1150℃において予備焼結し、次いで、1800℃において圧力をかけずに湿水素雰囲気中で焼結して、LuAG:Ceセラミック材料を得た。
比較実施例7の手順に従って試料を作製した。
Claims (20)
- 化学式A3−xB5O12:Dxによって表される組成を有するガーネットと、式Bax’Al2y’Ox’+3y’(x’およびy’は0より大きい整数である)のバリウム・アルミニウム酸化物と、を含む材料であって、
前記ガーネットA3−xB5O12:Dxにおいて、
Aが、ルテチウム、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、スカンジウム、またはこれらの組み合わせから選択され、
Bが、アルミニウム、スカンジウム、ガリウム、インジウム、ホウ素、またはこれらの組み合わせから選択され、
Dが、クロム、マンガン、セリウム、プラセオジム、またはセリウムとプラセオジムの組み合わせから選択される、少なくとも1種類のドーパントであり、
0<x≦0.2であり、
前記材料において、バリウムの含有量が0.01〜2.5重量%であり、
前記材料の空隙率は、前記材料の全体積の0.001〜2体積%である、材料。 - フッ化物の不純物を含まない、請求項1に記載の材料。
- 前記ガーネットA3−xB5O12:Dxにおいて、
Aが、ルテチウム、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、スカンジウム、またはこれらの組み合わせから選択され、
Bが、アルミニウム、アルミニウムとガリウムの組み合わせ、またはアルミニウムとスカンジウムの組み合わせから選択され、
Dが、セリウム、プラセオジム、またはこれらの組み合わせから選択され、
xが0<x≦0.15である、請求項1に記載の材料。 - 前記バリウム・アルミニウム酸化物の少なくとも一部分が、BaAl2O4またはBaAl12O19の分離相を形成している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の材料。
- 前記材料が、少なくとも1種類の追加金属酸化物を含んでおり、
前記少なくとも1種類の追加金属酸化物が、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物、ストロンチウム酸化物、ホウ素酸化物、ケイ素酸化物、ジルコニウム酸化物、アルミニウム酸化物、スカンジウム酸化物、またはこれらの混合物から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の材料。 - 前記材料が透明であり、2000nmの波長における全前方透過率が、少なくとも66%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の材料。
- 前記材料が、420〜470nmのピーク波長を有する400〜490nmの波長の光を吸収し、かつ、500〜580nmのピーク波長を有する460〜700nmの波長の光を放出する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の材料。
- 290lm/Wより高い発光効率を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の材料。
- 2000nmの波長における全前方透過率が75%よりも高い、請求項1〜8のいずれか一項に記載の材料。
- xが0<x≦0.07である、請求項3に記載の材料。
- セラミック粒子で形成されてなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の材料。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の材料の製造において、焼結工程での焼結助剤としてのBaAl2O4および/またはBaAl12O19の使用。
- 前記ガーネットの出発原料が、二元金属酸化物の粉末、または、二元金属酸化物の粉末とガーネットの粉末との混合物である、請求項12に記載の使用。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の材料を製造する方法であって、
焼結助剤と、有機結合剤と、前記ガーネットの出発原料とを含む出発原料から、スラリーを形成するステップであって、前記焼結助剤がBaAl2O4および/またはBaAl12O19を含むステップと、
前記スラリーから未焼結体を成形するステップと、
前記未焼結体を予備焼結するステップと、
前記予備焼結された未焼結体を焼結するステップと、を含む方法。 - 前記予備焼結が、800℃〜1400℃において行われ、かつ前記焼結が、1650℃〜1900℃において行われる、請求項14に記載の方法。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の材料を含む放射放出部品であって、
前記材料が、第1の波長の一次放射の少なくとも一部を、前記第1の波長よりも長い第2の波長の二次放射に変換する、放射放出部品。 - 前記一次放射のピーク波長が420〜470nmであり、前記二次放射のピーク波長が500〜580nmである、請求項16に記載の放射放出部品。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の材料を含む変換体薄片を含む、請求項16に記載の放射放出部品。
- 前記変換体薄片は請求項1〜11のいずれか一項に記載の材料からなる、請求項18に記載の放射放出部品。
- 前記変換体薄片は、大きさが約1mm×1mmであり、厚さが約90〜130μmである、請求項18に記載の放射放出部品。
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