JP2016017125A - Manganese-doped spinel type red fluophor and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxide fluorescent emitter fluorescently emitting red, and a method for producing the same.SOLUTION: Provided is an oxide fluorescent emitter being an ABOspinel type oxide in which an A site element being Mg, the B site element being Al or Ga, and Mn is doped, and including Mg of an excessive amount exceeding a stoichiometric ratio, in which the excessive amount of Mg in the case the B site element being Al lies in the range of 0.1 to 0.7 by a stoichiometric ratio to A in the ABOspinel type oxide and the dope amount of Mn lies in the range of 0.05 to 0.2 mol% to the ABOspinel type oxide, and the excessive amount of Mg in the case the B site element being Ga lies in the range of 0.1 to 0.9 by a stoichiometric ratio to A in the ABOspinel type oxide and the dope amount of Mn lies in the range of 0.025 to 0.2 mol% to the ABOspinel type oxide.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、赤色を蛍光発光させる酸化物蛍光発光体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an oxide fluorescent substance that emits red light and a method for producing the same.

スピネルはMgAlの鉱物名(和名:尖晶石)に由来し、その構造は、ダイヤモンド構造を基調とした構造で、一般化学式はABのように表されている。この化学式において、Aサイトは4つのXサイトの陰イオン(例えば酸化物イオン)に囲まれた孤立した四面体を形成し、Bサイトは6つの陰イオンに囲まれて辺を共有した八面体を形成した構造で表されている。 Spinel is derived from the mineral name of MgAl 2 O 4 (Japanese name: spinel), and its structure is based on a diamond structure, and its general chemical formula is represented as AB 2 X 4 . In this chemical formula, the A site forms an isolated tetrahedron surrounded by four X site anions (eg, oxide ions), and the B site is an octahedron surrounded by six anions and sharing sides. It is represented by the structure formed.

スピネル型酸化物の蛍光発光についての研究としては、例えば下記の先行技術が知られている。例えば青色発光するスピネル型酸化物として、非特許文献1には、スピネル型のZnGaが報告されている。また、赤色発光するスピネル型酸化物として、非特許文献2には、マンガンをドープしたカルシウムアルミネイトが提案され、マンガン添加量が発光輝度に影響することが報告されている。 For example, the following prior art is known as a study on the fluorescence emission of a spinel oxide. For example, as a spinel type oxide emitting blue light, Non-Patent Document 1 reports spinel type ZnGa 2 O 4 . Further, as a spinel oxide that emits red light, Non-Patent Document 2 proposes calcium aluminate doped with manganese, and it is reported that the amount of manganese added affects the luminance of emitted light.

また、特許文献1には、遷移金属ドープ・スピネル型MgGa24(マグネシウムガレート)蛍光体が提案されている。この蛍光体は、スピネル型MgGa24を母体結晶とし、この母体結晶に遷移金属としてMnを発光中心としてドープした蛍光体であり、バンド端励起により、508nmにピークを有する緑色発光と674nmにピークを有する赤色発光をするというものである。また、特許文献2には、遷移金属ドープ・スピネル型MgAl24蛍光体が提案されている。この蛍光体は、Al原料のAlの量に対してMgの量がモル比で数%過剰になるように混合した混合原料を加圧成型して原料棒とし、浮遊帯域溶融により単結晶化して得られるというものである。そして、Mnドープの量は、組成式Mg1-xMnxAlO4において、0.003≦x≦0.01の範囲が好ましいとするものである。 Patent Document 1 proposes a transition metal-doped spinel type MgGa 2 O 4 (magnesium gallate) phosphor. This phosphor is a phosphor in which spinel-type MgGa 2 O 4 is used as a host crystal, and this host crystal is doped with Mn as a transition metal as a transition metal, and emits green light having a peak at 508 nm and 674 nm by band edge excitation. It emits red light having a peak. Patent Document 2 proposes a transition metal-doped spinel type MgAl 2 O 4 phosphor. This phosphor is formed by pressing a mixed raw material mixed so that the amount of Mg is several percent excess with respect to the amount of Al of the Al raw material to form a raw material rod, which is single-crystallized by floating zone melting. It is to be obtained. The amount of Mn doping is preferably in the range of 0.003 ≦ x ≦ 0.01 in the composition formula Mg 1-x Mn x AlO 4 .

Kim,J.S., “Color variation of ZnGa2O4 phosphor by reduction-oxidation processes”, Applied Physics Letters, 82(13), p.2029-2031(2003).Kim, J.S., “Color variation of ZnGa2O4 phosphor by reduction-oxidation processes”, Applied Physics Letters, 82 (13), p.2029-2031 (2003). 井上幸司、岩田晋也、橋本忍、「マンガンドープカルシウムアルミネイト系赤色蛍光体の合成と評価」、平成22年度三重県工業研究所研究報告No.35(2011).Koji Inoue, Shinya Iwata, Shinobu Hashimoto, “Synthesis and Evaluation of Manganese-Doped Calcium Aluminate Red Phosphor”, 2010 Mie Industrial Research Institute Research Report No. 35 (2011).

特開2007−31668号公報JP 2007-31668 A WO2004/101711A1WO2004 / 101711A1

特許文献1で提案されたMnドープMgGa24が蛍光発光することは知られているが、それらは緑色発光する蛍光体又は緑色と赤色を同時に発光する蛍光体であり、高い発光輝度で赤色発光するものではなかった。また、特許文献2で提案されたMnドープMgAl24も同様、蛍光発光することは知られているが、それらは緑色発光する蛍光体又は緑色と赤色を同時に発光する蛍光体であり、高い発光輝度で赤色発光するものではなかった。このように、従来、赤色発光を主に発光させる酸化物蛍光発光体はなく、その発光メカニズムも検討されていなかった。 Although it is known that the Mn-doped MgGa 2 O 4 proposed in Patent Document 1 emits fluorescence, these are phosphors emitting green light or phosphors emitting green and red at the same time. It did not emit light. Similarly, the Mn-doped MgAl 2 O 4 proposed in Patent Document 2 is also known to emit fluorescence, but these are phosphors that emit green light or phosphors that emit green and red at the same time. It did not emit red light with emission brightness. Thus, conventionally, there is no oxide fluorescent light emitter that mainly emits red light, and the light emission mechanism has not been studied.

本発明は、赤色を蛍光発光させことができる発光メカニズムの検討過程で得られた知見に基づいてなされたものであって、その目的は、赤色を蛍光発光させる酸化物蛍光発光体及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made on the basis of knowledge obtained in the process of studying a light emission mechanism capable of emitting red fluorescence, and an object thereof is an oxide fluorescent light emitter that emits red fluorescence and a method for producing the same. Is to provide.

(1)上記課題を解決するための本発明に係る酸化物蛍光発光体は、Aサイト元素がMgでBサイト元素がAl又はGaであり、Mnがドープされ、化学量論比を超える過剰量のMgを含むABスピネル型酸化物であって、前記Bサイト元素がAlである場合におけるMgの過剰量が前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.7以下の範囲内であり、Mnのドープ量が前記ABスピネル型酸化物に対して0.05モル%以上0.2モル%以下の範囲内であり、前記Bサイト元素がGaである場合におけるMgの過剰量が前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.9以下の範囲内であり、Mnのドープ量が前記ABスピネル型酸化物に対して0.025モル%以上0.2モル%以下の範囲内である、ことを特徴とする。 (1) The oxide fluorescent substance according to the present invention for solving the above-mentioned problem is an excess amount exceeding the stoichiometric ratio, in which the A site element is Mg and the B site element is Al or Ga, Mn is doped. AB 2 O 4 spinel type oxide containing Mg, and when the B site element is Al, the excess amount of Mg is 0 as the stoichiometric ratio with respect to A in the AB 2 O 4 spinel type oxide. In the range of not less than 1 and not more than 0.7, the doping amount of Mn is in the range of not less than 0.05 mol% and not more than 0.2 mol% with respect to the AB 2 O 4 spinel type oxide, When the site element is Ga, the excess amount of Mg is in the range of 0.1 to 0.9 in terms of the stoichiometric ratio to A in the AB 2 O 4 spinel oxide, and the doping amount of Mn is to the AB 2 O 4 spinel oxide .025 in the range of mol% 0.2 mol% or less, and wherein the.

この発明によれば、Mnがドープされ、化学量論比を超える過剰量のMgを含む特定のスピネル型酸化物は、赤色蛍光発光体として利用することができる。   According to the present invention, a specific spinel oxide doped with Mn and containing an excessive amount of Mg exceeding the stoichiometric ratio can be used as a red fluorescent material.

本発明に係る酸化物蛍光発光体において、前記過剰量のMgが、X線回折パターンにおいて酸化マグネシウムとして現れる。   In the oxide fluorescent substance according to the present invention, the excessive amount of Mg appears as magnesium oxide in the X-ray diffraction pattern.

本発明に係る酸化物蛍光発光体において、前記ドープされたMnが、X線回折パターンにおいてMn又はMn化合物として現れない。   In the oxide fluorescent substance according to the present invention, the doped Mn does not appear as Mn or a Mn compound in the X-ray diffraction pattern.

本発明に係る酸化物蛍光発光体において、620nm以上750nm以下の範囲内に蛍光発光ピークを有する。   The oxide fluorescent substance according to the present invention has a fluorescent emission peak in the range of 620 nm to 750 nm.

(2)上記課題を解決するための本発明に係る酸化物蛍光発光体の製造方法は、Aサイト元素がMgでBサイト元素がAl又はGaであり、Mnがドープされ、化学量論比を超える過剰量のMgを含むABスピネル型酸化物蛍光発光体の製造方法であって、
Aサイト元素原料であるMg化合物とBサイト元素原料であるAl化合物又はGa化合物とドープ元素原料であるMn化合物とを含む原材料を準備する工程と、前記原材料を固相反応法又は溶液法で混合した後に焼成する工程とを有し、
前記Bサイト元素原料をAl化合物とした場合の原材料が、前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.7以下の範囲内の過剰量のMg化合物と、前記ABスピネル型酸化物に対して0.05モル%以上0.2モル%以下の範囲内のMn化合物とを含み、
前記Bサイト元素原料をGa化合物とした場合の原材料が、前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.9以下の範囲内の過剰量のMg化合物と、前記ABスピネル型酸化物に対して0.025モル%以上0.2モル%以下の範囲内のMn化合物とを含む、ことを特徴とする。
(2) The method for producing an oxide fluorescent light emitter according to the present invention for solving the above-described problem is that the A site element is Mg, the B site element is Al or Ga, Mn is doped, and the stoichiometric ratio is A method for producing an AB 2 O 4 spinel-type oxide fluorescent material containing an excessive amount of Mg,
A step of preparing a raw material containing an Mg compound as an A-site element raw material, an Al compound or Ga compound as a B-site element raw material and an Mn compound as a doping element raw material, and mixing the raw materials by a solid-phase reaction method or a solution method And after firing,
When the B site element raw material is an Al compound, the raw material is an excessive amount of Mg compound in a stoichiometric ratio with respect to A in the AB 2 O 4 spinel oxide in the range of 0.1 to 0.7. And a Mn compound in the range of 0.05 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to the AB 2 O 4 spinel type oxide,
When the B site element raw material is a Ga compound, the raw material is an excessive amount of Mg compound in a stoichiometric ratio of 0.1 to 0.9 in the AB 2 O 4 spinel type oxide. And a Mn compound in a range of 0.025 mol% to 0.2 mol% with respect to the AB 2 O 4 spinel type oxide.

この発明によれば、Mnがドープされ、化学量論比を超える過剰量のMgを含む特定のスピネル型酸化物は、赤色蛍光発光体として利用することができ、そのスピネル型酸化物を製造するための原材料を上記範囲内とすることにより、所望の赤色蛍光発光体を製造することができる。   According to the present invention, a specific spinel type oxide doped with Mn and containing an excessive amount of Mg exceeding the stoichiometric ratio can be used as a red fluorescent emitter, and the spinel type oxide is produced. By making the raw material for this in the said range, a desired red fluorescent light-emitting body can be manufactured.

本発明に係る酸化物蛍光発光体の製造方法において、前記焼成は、準備された前記原材料を1300℃以上1700℃以下の温度範囲で焼成するように構成できる。   In the method for producing an oxide fluorescent substance according to the present invention, the firing can be configured to fire the prepared raw material in a temperature range of 1300 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower.

本発明に係る酸化物蛍光発光体の製造方法において、前記溶液法での混合は、準備された前記原材料を、有機溶媒に加熱溶解して原料溶液とし(原料溶液準備)、前記原料溶液を仮焼した後に1300℃以上1700℃以下の温度範囲で焼成する(焼成)ように構成できる。   In the method for producing an oxide fluorescent substance according to the present invention, the mixing by the solution method is performed by dissolving the prepared raw material by heating and dissolving in an organic solvent to prepare a raw material solution (preparing a raw material solution). After baking, it can be configured to fire (fire) in a temperature range of 1300 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower.

本発明によれば、赤色発光させことができる発光メカニズムの検討により、赤色を蛍光発光させる酸化物蛍光発光体及びその製造方法を提供することができた。特に、安価なMgやAlを用いて製造することができるので、安価な酸化物蛍光発光体を提供することができる。   According to the present invention, by studying a light emission mechanism that can emit red light, an oxide fluorescent light emitter that emits red light and a method for manufacturing the same can be provided. In particular, since it can be manufactured using inexpensive Mg or Al, an inexpensive oxide fluorescent light emitter can be provided.

本発明に係る酸化物蛍光発光体であるMgAl系酸化物蛍光発光体の粉末X線回折測定結果である。Is a powder X-ray diffraction measurement results of MgAl 2 O 4 based oxide fluorescent emitters is an oxide fluorescent emitters according to the present invention. 本発明に係る酸化物蛍光発光体であるMgGa系酸化物蛍光発光体の粉末X線回折測定結果である。A MgGa 2 O 4 based oxide powder X-ray diffraction measurement results of the fluorescent emitters is an oxide fluorescent emitters according to the present invention. 過剰量のMg(ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.3)と0.1モル%ドープしたMnを有するMgAl系酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=652nm)の測定結果及び励起波長λex=290nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果(A)と、蛍光灯下での状態を示す写真(B)と、励起波長λex=254nmの時の発光状態を示す写真(C)である。Excitation spectrum of MgAl 2 O 4 based oxide fluorescent emitter with excess Mg (0.3 in stoichiometric ratio to A in AB 2 O 4 spinel oxide) and 0.1 mol% doped Mn (Λem = 652 nm) measurement result and fluorescence spectrum measurement result (A) measured at an excitation wavelength λex = 290 nm, a photograph (B) showing a state under a fluorescent lamp, and emission at an excitation wavelength λex = 254 nm It is the photograph (C) which shows a state. 0.1モル%ドープしたMnを有するMgAl系酸化物蛍光発光体において、過剰量のMgをABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0〜0.7の範囲で変化させたときの励起スペクトル(λem=652nm)の測定結果及び励起波長λex=290nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。In an MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter having 0.1 mol% doped Mn, an excessive amount of Mg is 0 to 0.7 in terms of a stoichiometric ratio with respect to A in the AB 2 O 4 spinel oxide. It is the measurement result of the excitation spectrum ((lambda) em = 652nm) when it changes by the range, and the measurement result of the fluorescence spectrum measured by excitation wavelength (lambda) ex = 290nm. 過剰量のMgを0.5(ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比)有するMgAl系酸化物蛍光発光体において、ドープするMnを0.025モル%〜1モル%の範囲で変化させたときの励起スペクトル(λem=652nm)の測定結果及び励起波長λex=290nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。In an MgAl 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter having an excess amount of Mg of 0.5 (stoichiometric ratio to A in AB 2 O 4 spinel type oxide), Mn to be doped is 0.025 mol% to 1 It is the measurement result of the excitation spectrum ((lambda) em = 652nm) when it changes in the range of mol%, and the measurement result of the fluorescence spectrum measured by excitation wavelength (lambda) ex = 290nm. 過剰量のMg(ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.5)と0.1モル%又は1モル%ドープしたMnを有するMgGa系酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=687nm)の測定結果及び励起波長λex=310nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果(A)と、蛍光灯下での状態を示す写真(B)と、励起波長λex=365nmの時の発光状態を示す写真(C)である。MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescence with an excess amount of Mg (0.5 stoichiometric ratio to A in AB 2 O 4 spinel oxide) and 0.1 mol% or 1 mol% doped Mn Measurement result of body excitation spectrum (λem = 687 nm), measurement result of fluorescence spectrum measured at excitation wavelength λex = 310 nm (A), photograph (B) showing a state under a fluorescent lamp, excitation wavelength λex = 365 nm It is the photograph (C) which shows the light emission state at the time of. 0.05モル%ドープしたMnを有するMgGa系酸化物蛍光発光体において、過剰量のMgをABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1〜0.9の範囲で変化させたときの励起スペクトル(λem=685nm)の測定結果及び励起波長λex=310nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。In the MgGa 2 O 4 oxide fluorescent light-emitting body having Mn doped with 0.05 mol%, an excess amount of Mg is 0.1 to 0.1 in a stoichiometric ratio with respect to A in the AB 2 O 4 spinel type oxide. 9 shows the measurement result of the excitation spectrum (λem = 685 nm) when changed in the range of 9 and the measurement result of the fluorescence spectrum measured at the excitation wavelength λex = 310 nm. 過剰量のMgを0.5(ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比)有するMgGa系酸化物蛍光発光体において、ドープするMnを0.025モル%〜1モル%の範囲で変化させたときの励起スペクトル(λem=687nm)の測定結果及び励起波長λex=310nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。In an MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter having an excess amount of Mg of 0.5 (stoichiometric ratio with respect to A in the AB 2 O 4 spinel type oxide), Mn to be doped is 0.025 mol% to 1 It is the measurement result of the excitation spectrum ((lambda) em = 687nm) when it changes in the range of mol%, and the measurement result of the fluorescence spectrum measured by excitation wavelength (lambda) ex = 310nm.

次に、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

[酸化物蛍光発光体]
本発明に係る酸化物蛍光発光体は、Aサイト元素がMgでBサイト元素がAl又はGaのABスピネル型酸化物である。スピネル型酸化物は、Mnがドープされ、ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比を超える過剰量のMgを含んでいる。
[Oxide fluorescent emitter]
The oxide fluorescent substance according to the present invention is an AB 2 O 4 spinel oxide in which the A site element is Mg and the B site element is Al or Ga. The spinel type oxide is doped with Mn and contains an excess amount of Mg exceeding the stoichiometric ratio to A in the AB 2 O 4 spinel type oxide.

このスピネル型酸化物は、Bサイト元素がAlであるMgAl系酸化物蛍光発光体においては、(1)Mgの過剰量がABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.7以下の範囲内であり、Mnのドープ量がABスピネル型酸化物に対して0.05モル%以上0.2モル%以下の範囲内であり、(2)Bサイト元素がGaであるMgGa系酸化物蛍光発光体においては、Mgの過剰量がABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.9以下の範囲内であり、Mnのドープ量がABスピネル型酸化物に対して0.025モル%以上0.2モル%以下の範囲内である。こうして構成された酸化物蛍光発光体のいずれも、前記したスピネル型酸化物が所定のMgの過剰量とMnのドープ量とを含むことにより、赤色蛍光発光体を得ることができる。 In the MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter in which the B-site element is Al, this spinel type oxide is (1) the stoichiometry with respect to A in the excess amount of Mg in the AB 2 O 4 spinel type oxide. The ratio is in the range of 0.1 to 0.7, and the doping amount of Mn is in the range of 0.05 mol% to 0.2 mol% with respect to the AB 2 O 4 spinel oxide, (2) In the MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter in which the B-site element is Ga, the excess amount of Mg is 0.1 or more in terms of the stoichiometric ratio with respect to A in the AB 2 O 4 spinel oxide. .9 or less, and the doping amount of Mn is in the range of 0.025 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to the AB 2 O 4 spinel type oxide. In any of the oxide fluorescent light emitters thus configured, a red fluorescent light emitter can be obtained when the above-described spinel oxide contains a predetermined excess amount of Mg and a doping amount of Mn.

以下、酸化物蛍光発光体の構成要素について詳しく説明する。   Hereinafter, components of the oxide fluorescent light emitter will be described in detail.

(組成)
酸化物蛍光発光体は、Aサイト元素がMgであり、Bサイト元素がAl又はGaであるABスピネル型酸化物である。Bサイト元素がAlの場合は、MgAlであり、Bサイト元素がGaの場合は、MgGaである。酸化物の下付き数字は、化学量論比を示しており、Mgの数字は省略しているが1である。この化学量論比はモル比であり、MgAlについて言えば、Mgが1モル、Alが2モル、Oが4モルの比で構成されている。
(composition)
The oxide fluorescent light emitter is an AB 2 O 4 spinel oxide in which the A site element is Mg and the B site element is Al or Ga. When the B site element is Al, it is MgAl 2 O 4 , and when the B site element is Ga, it is MgGa 2 O 4 . The subscript number of the oxide indicates the stoichiometric ratio, and the Mg number is omitted although it is 1. This stoichiometric ratio is a molar ratio. For MgAl 2 O 4 , Mg is composed of 1 mole, Al is 2 moles, and O is 4 moles.

酸化物蛍光発光体には、過剰量のMgが含まれている。Bサイト元素がAlであるMgAl系酸化物蛍光発光体においては、Mgの過剰量は、MgAl中のMgに対する化学量論比(モル比)で0.1以上0.7以下の範囲内で含まれている。この範囲内のMgの過剰量を有するMgAl系酸化物蛍光発光体は、高い強度で赤色発光することができる。Mgの過剰量が0.1未満では、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下し、Mgの過剰量が0.7を超える場合も、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下する。なお、例えばMgが0.3だけ過剰に含まれている場合は、合計のMgの化学量論比(モル比)は1.3になる。 The oxide fluorescent light emitter contains an excessive amount of Mg. In the MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter in which the B site element is Al, the excess amount of Mg is 0.1 to 0.7 in terms of the stoichiometric ratio (molar ratio) to Mg in MgAl 2 O 4. It is included within the following range. An MgAl 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter having an excessive amount of Mg within this range can emit red light with high intensity. When the excess amount of Mg is less than 0.1, the emission intensity is lower than in the above range, and when the excess amount of Mg exceeds 0.7, the emission intensity is also higher than in the above range. Decreases. For example, when Mg is excessively contained by 0.3, the stoichiometric ratio (molar ratio) of the total Mg is 1.3.

一方、Bサイト元素がGaであるMgGa系酸化物蛍光発光体においては、Mgの過剰量は、MgGa中のMgに対する化学量論比(モル比)で0.1以上0.9以下の範囲内で含まれている。この範囲内のMgの過剰量を有するMgGa系酸化物蛍光発光体は、高い強度で赤色発光することができる。Mgの過剰量が0.1未満では、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下し、Mgの過剰量が0.9を超える場合も、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下する。 On the other hand, in the MgGa 2 O 4 oxide fluorescent light emitter in which the B-site element is Ga, the excess amount of Mg is 0.1 or more in terms of the stoichiometric ratio (molar ratio) to Mg in MgGa 2 O 4. Within the range of .9 or less. An MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter having an excessive amount of Mg within this range can emit red light with high intensity. When the excess amount of Mg is less than 0.1, the emission intensity is lower than in the above range, and when the excess amount of Mg exceeds 0.9, the emission intensity is also higher than in the above range. Decreases.

酸化物蛍光発光体には、Mnがドープされている。Bサイト元素がAlであるMgAl系酸化物蛍光発光体においては、Mnのドープ量は、ABを1モルとしたとき、0.05モル%以上、0.2モル%以下の範囲内で含まれている。この範囲内のMnのドープ量を有するMgAl系酸化物蛍光発光体は、高い強度で赤色発光することができる。Mnのドープ量が0.05モル%未満では、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下し、Mnのドープ量が0.2モル%を超える場合も、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下する。 The oxide fluorescent light emitter is doped with Mn. In the MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter in which the B site element is Al, the doping amount of Mn is 0.05 mol% or more and 0.2 mol% or less when AB 2 O 4 is 1 mol. Is included in the range. An MgAl 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter having a doping amount of Mn within this range can emit red light with high intensity. When the doping amount of Mn is less than 0.05 mol%, the emission intensity is lower than in the above range, and when the doping amount of Mn exceeds 0.2 mol%, it is also compared with that in the above range. As a result, the emission intensity decreases.

一方、Bサイト元素がGaであるMgGa系酸化物蛍光発光体においては、Mnのドープ量は、ABを1モルとしたとき、0.025モル%以上、0.2モル%以下の範囲内で含まれている。この範囲内のMnのドープ量を有するMgGa系酸化物蛍光発光体は、高い強度で赤色発光することができる。Mnのドープ量が0.025モル%未満では、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下し、Mnのドープ量が0.2モル%を超える場合も、上記範囲内の場合に比べて、発光強度が低下する。 On the other hand, in the MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter in which the B-site element is Ga, the doping amount of Mn is 0.025 mol% or more and 0.2 mol when AB 2 O 4 is 1 mol. % Or less is included. An MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter having a doping amount of Mn within this range can emit red light with high intensity. When the doping amount of Mn is less than 0.025 mol%, the emission intensity is lower than in the above range, and when the doping amount of Mn exceeds 0.2 mol%, it is also compared with the case in the above range. As a result, the emission intensity decreases.

Aサイト元素がMgであり、Bサイト元素がAl又はGaであるABについては、厳密な化学量論比でなくても許容され、Aサイトの化学量論比は0.99〜1.01の範囲内であればよく、Bサイトの化学量論比は1.98〜2.02の範囲内であればよく、O(酸素)の化学量論比は3.96〜4.04の範囲内であれば、発光強度に大きく影響しない。 AB 2 O 4 in which the A site element is Mg and the B site element is Al or Ga is allowed even if it is not a strict stoichiometric ratio, and the A site stoichiometric ratio is 0.99 to 1. Within the range of .01, the stoichiometric ratio of the B site may be within the range of 1.98 to 2.02, and the stoichiometric ratio of O (oxygen) is 3.96 to 4.04. If it is within the range, the emission intensity is not greatly affected.

なお、酸化物蛍光発光体の組成の定量は、波長分散型蛍光X線分析装置等で行うことができる。   The composition of the oxide fluorescent light emitter can be quantified with a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer or the like.

(X線回折パターン)
酸化物蛍光発光体のX線回折パターンとして、Bサイト元素がAlのMgAl系酸化物蛍光発光体では、図1に示すように、MgAlの回折ピークと、Mgの過剰量を示すMgOの回折ピークとが現れる。このX線回折パターンより、Mgの過剰量はスピネル型酸化物蛍光発光体中にMgOとして含まれていることがわかる。したがって、Mgの過剰量は、酸化物蛍光発光体を構成するMgAlとともに、MgAl中のMgに対する化学量論比(モル比)で0.1以上、0.7以下の範囲内のMgOとして含まれているといえる。一方、ドープしたMnは、Mn単体又はMn化合物としての回折ピークは現れなかった。
(X-ray diffraction pattern)
As an X-ray diffraction pattern of the oxide fluorescent light emitter, in the MgAl 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter whose B site element is Al, as shown in FIG. 1, the MgAl 2 O 4 diffraction peak and the excess amount of Mg And a MgO diffraction peak showing. From this X-ray diffraction pattern, it is understood that an excessive amount of Mg is contained as MgO in the spinel oxide fluorescent light emitter. Thus, excess Mg, together with MgAl 2 O 4 in an oxide fluorescent emitters, stoichiometric ratio of Mg in MgAl 2 O 4 (molar ratio) at 0.1 or more, a range of 0.7 or less It can be said that it is contained as MgO. On the other hand, doped Mn showed no diffraction peak as Mn simple substance or Mn compound.

また、Bサイト元素がGaのMgGa系酸化物蛍光発光体では、図2に示すように、MgGaの回折ピークと、Mgの過剰量を示すMgOの回折ピークとが現れる。このX線回折パターンより、MgAlと同様に、Mgの過剰量はスピネル型酸化物蛍光発光体中にMgOとして含まれていることがわかる。したがって、Mgの過剰量は、酸化物蛍光発光体を構成するMgGaとともに、MgGa中のMgに対する化学量論比(モル比)で0.1以上、0.9以下の範囲内のMgOとして含まれているといえる。一方、ドープしたMnは、Mn単体又はMn化合物としての回折ピークは現れなかった。 In addition, in the MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter in which the B site element is Ga, as shown in FIG. 2, a MgGa 2 O 4 diffraction peak and a MgO diffraction peak indicating an excess amount of Mg appear. From this X-ray diffraction pattern, it is understood that an excess amount of Mg is contained as MgO in the spinel oxide fluorescent light emitter, as in MgAl 2 O 4 . Thus, excess Mg, together with MgGa 2 O 4 in an oxide fluorescent emitters, stoichiometric ratio of Mg in MgGa 2 O 4 (molar ratio) at 0.1 or more, 0.9 or less It can be said that it is contained as MgO. On the other hand, doped Mn showed no diffraction peak as Mn simple substance or Mn compound.

(蛍光発光特性)
図3(C)は、過剰量のMgとドープしたMnとを含むMgAl系酸化物蛍光発光体の発光状態を示した写真であり、図6(C)は、過剰量のMgとドープしたMnとを含むMgGa系酸化物蛍光発光体の発光状態を示した写真である。これらいずれの発光も、励起波長λex=が254nmの時の発光状態を示し、良好な発光状態を示している。なお、図3(B)は一般に市販されている蛍光灯下での発光状態を示した写真であり、図6(B)も一般に市販されている蛍光灯下での発光状態を示した写真であり、いずれも赤色発光しないのがわかる。
(Fluorescence emission characteristics)
FIG. 3 (C) is a photograph showing a light emission state of an MgAl 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter containing an excessive amount of Mg and doped Mn, and FIG. 6 (C) shows an excessive amount of Mg and is a photograph showing the emission state of MgGa 2 O 4 based oxide fluorescent emitters including the doped Mn. All of these luminescences show a light emission state when the excitation wavelength λex = 254 nm, indicating a good light emission state. FIG. 3B is a photograph showing a light emission state under a commercially available fluorescent lamp, and FIG. 6B is also a photograph showing a light emission state under a commercially available fluorescent lamp. Yes, it turns out that none of them emits red light.

この発光状態については、後述の実施例及び図3等でも説明するように、本発明に係る酸化物蛍光発光体は、例えばMgAl系酸化物蛍光発光体に対する励起波長λex=290nmの場合や、MgGa系酸化物蛍光発光体に対する励起波長λex=310nmの場合のいずれにおいても、620nm〜750nmの範囲内に蛍光スペクトルピークを有し、赤色発光している。 As will be described later in the examples and FIG. 3 and the like regarding this light emission state, the oxide fluorescent light emitter according to the present invention has, for example, an excitation wavelength λex = 290 nm with respect to an MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter. In any case where the excitation wavelength λex = 310 nm for the MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter, it has a fluorescence spectrum peak in the range of 620 nm to 750 nm and emits red light.

(性状)
酸化物蛍光発光体の性状は、常温/常湿(25℃±5℃/50%±10%RH)において、粉末であるのが通常である。その粉末の平均粒径は、通常、1nm以上、50nm以下の範囲内である。粒子径の測定は、例えば、小角散乱X線法で測定することができ、測定装置としては、例えば、株式会社リガク製のSmartLabを用いることができる。
(Properties)
The property of the oxide fluorescent substance is usually a powder at normal temperature / normal humidity (25 ° C. ± 5 ° C./50%±10% RH). The average particle size of the powder is usually in the range of 1 nm or more and 50 nm or less. The particle diameter can be measured, for example, by a small angle scattering X-ray method. As a measuring apparatus, for example, SmartLab manufactured by Rigaku Corporation can be used.

本発明に係る酸化物蛍光発光体は、MgAl系酸化物蛍光発光体においては、励起波長が290nm付近と440nm付近に明確に現れ、MgGa系酸化物蛍光発光体においては、励起波長が310nm付近と470nm付近に明確に現れる。そのため、本発明では、MgAl系酸化物蛍光発光体においては、励起波長λex=290nmで蛍光スペクトルを測定し、MgGa系酸化物蛍光発光体においては、励起波長λex=310nmで蛍光スペクトルを測定したところ、いずれも、620nm〜750nmの範囲内に蛍光スペクトルピークを有し、赤色発光していることがわかった。このように、本発明に係る酸化物蛍光発光体は、紫外光及び可視光の光で励起することができる。この酸化物蛍光発光体は、後述する製造方法で得られたものであってもよいし、それ以外の製造方法で得られたものであってもよい。 In the oxide fluorescent light emitter according to the present invention, the excitation wavelength clearly appears in the vicinity of 290 nm and 440 nm in the MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter, and in the MgGa 2 O 4 oxide fluorescent light emitter, Excitation wavelengths clearly appear around 310 nm and around 470 nm. Therefore, in the present invention, the fluorescence spectrum is measured at the excitation wavelength λex = 290 nm in the MgAl 2 O 4 based oxide fluorescent light emitter, and the excitation wavelength λex = 310 nm in the MgGa 2 O 4 based oxide fluorescent light emitter. When the fluorescence spectrum was measured, it was found that each had a fluorescence spectrum peak in the range of 620 nm to 750 nm and emitted red light. Thus, the oxide fluorescent substance according to the present invention can be excited by ultraviolet light and visible light. This oxide fluorescent light-emitting body may be obtained by a production method described later, or may be obtained by any other production method.

以上のように、本発明に係る酸化物蛍光発光体は、赤色発光させことができ、また、安価なMgやAlを用いて製造することができるので、安価な酸化物蛍光発光体を提供することができる。   As described above, the oxide fluorescent light emitter according to the present invention can emit red light, and can be manufactured using inexpensive Mg or Al, so that an inexpensive oxide fluorescent light emitter is provided. be able to.

[製造方法]
本発明に係る酸化物蛍光発光体の製造方法は、Aサイト元素がMgでBサイト元素がAl又はGaであり、Mnがドープされ、化学量論比を超える過剰量のMgを含むABスピネル型酸化物蛍光発光体の製造方法である。この製造方法は、Aサイト元素原料であるMg化合物とBサイト元素原料であるAl化合物又はGa化合物とドープ元素原料であるMn化合物とを含む原材料を準備する工程と、その原材料を固相反応法又は溶液法で混合した後に焼成する工程とを有する。
[Production method]
In the method for producing an oxide fluorescent light emitter according to the present invention, the A site element is Mg, the B site element is Al or Ga, Mn is doped, and AB 2 O containing excess Mg exceeding the stoichiometric ratio is contained. It is a manufacturing method of 4 spinel type oxide fluorescent substance. This manufacturing method includes a step of preparing a raw material containing an Mg compound that is an A-site element raw material, an Al compound or Ga compound that is a B-site element raw material, and an Mn compound that is a doping element raw material; Or it has the process of baking after mixing by a solution method.

そして、Bサイト元素原料をAl化合物とした場合の原材料が、MgAlスピネル型酸化物中のMgに対する化学量論比で0.1以上0.7以下の範囲内の過剰量のMg化合物と、MgAlスピネル型酸化物に対して0.05モル%以上0.2モル%以下の範囲内のMn化合物とを含むこと、また、Bサイト元素原料をGa化合物とした場合の原材料が、MgGaスピネル型酸化物中のMgに対する化学量論比で0.1以上0.9以下の範囲内の過剰量のMg化合物と、MgGaスピネル型酸化物に対して0.025モル%以上0.2モル%以下の範囲内のMn化合物とを含むこと、に特徴がある。 When the B site element raw material is an Al compound, the raw material is an excess amount of Mg compound in the range of 0.1 to 0.7 in terms of the stoichiometric ratio to Mg in the MgAl 2 O 4 spinel type oxide. And a Mn compound in the range of 0.05 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to the MgAl 2 O 4 spinel type oxide, and a raw material when the B site element raw material is a Ga compound 0 but with an excess of Mg compounds within the scope of 0.1 to 0.9 in a stoichiometric ratio to the Mg of MgGa 2 O 4 spinel oxide, relative MgGa 2 O 4 spinel oxide And a Mn compound within a range of 0.25 mol% or more and 0.2 mol% or less.

この製造方法により、上記過剰量のMg化合物と、上記範囲内のMn化合物とを含み、Aサイト元素がMgでBサイト元素がAl又はGaのABスピネル型酸化物を製造することができる。こうした酸化物蛍光発光体の詳細は上記したとおりの組成とX線回折パターンを示し、また、MgAl系酸化物蛍光発光体においては励起波長λex=290nmで620nm〜750nmの範囲内に蛍光スペクトルピークを有し、赤色発光しており、MgGa系酸化物蛍光発光体においては励起波長λex=310nmで620nm〜750nmの範囲内に蛍光スペクトルピークを有し、赤色発光している。 By this production method, an AB 2 O 4 spinel oxide containing the excessive amount of Mg compound and the Mn compound within the above range, wherein the A site element is Mg and the B site element is Al or Ga is produced. it can. Details of such oxide fluorescent light emitters show the composition and X-ray diffraction pattern as described above, and MgAl 2 O 4 based oxide fluorescent light emitters emit fluorescence within the range of 620 nm to 750 nm at excitation wavelength λex = 290 nm. It has a spectrum peak and emits red light, and the MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter has a fluorescence spectrum peak in the range of 620 nm to 750 nm at an excitation wavelength λex = 310 nm and emits red light.

以下、各工程について説明する。   Hereinafter, each step will be described.

(原材料の準備工程)
原材料は、Aサイト元素原料であるMg化合物と、Bサイト元素原料であるAl化合物又はGa化合物と、ドープ元素原料であるMn化合物とを含む。化合物としては、酸化物、水酸化物、酢酸塩、硝酸塩、炭酸塩、塩化物等を挙げることができる。これらの原材料を固相反応法で混合するか、溶液法で混合するかで、化合物が選択される。例えば、固相反応法で混合する場合には、溶媒への溶解性を考慮する必要がないので、酸化物等を選択することができる。一方、溶液法で混合する場合には、溶媒への溶解性を考慮する必要があるので、溶媒溶解性のあるイオン化合物塩等を選択することが好ましい。
(Raw material preparation process)
The raw material includes an Mg compound that is an A-site element material, an Al compound or Ga compound that is a B-site element material, and an Mn compound that is a dope element material. Examples of the compound include oxides, hydroxides, acetates, nitrates, carbonates, and chlorides. A compound is selected depending on whether these raw materials are mixed by a solid phase reaction method or a solution method. For example, in the case of mixing by a solid phase reaction method, it is not necessary to consider the solubility in a solvent, so an oxide or the like can be selected. On the other hand, when mixing by a solution method, since it is necessary to consider the solubility in a solvent, it is preferable to select an ionic compound salt or the like having solvent solubility.

そうした各種の塩として、Mg化合物としては、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等を挙げることができる。Al化合物としては、酸化アルミニウム、硝酸アルミニウム等を挙げることができる。Ga化合物としては、酸化ガリウム、硝酸カリウム等を挙げることができる。Mn化合物としては、炭酸マンガン、酸化マンガン、硝酸マンガン等を挙げることができる。   Examples of such various salts include magnesium oxide, magnesium carbonate, magnesium nitrate and the like. Examples of the Al compound include aluminum oxide and aluminum nitrate. Examples of the Ga compound include gallium oxide and potassium nitrate. Examples of the Mn compound include manganese carbonate, manganese oxide, and manganese nitrate.

なお、原材料粉末の粒径等は特に限定されないが、例えば酸化物の場合には、1μm以下の範囲内であることが好ましい。この範囲内の大きさの粉末を用いることにより、原材料の混合を容易に行うことができる。   The particle size and the like of the raw material powder are not particularly limited, but for example, in the case of an oxide, it is preferably in the range of 1 μm or less. By using a powder having a size within this range, the raw materials can be easily mixed.

原材料の配合は、MgAl系酸化物蛍光発光体を製造する場合においては、Aサイト元素がMgでBサイト元素がAlのMgAl系酸化物になるように、Aサイト元素原料であるMg化合物をMgAlスピネル型酸化物中のMgに対する化学量論比で0.1以上0.7以下の範囲内の過剰量となるように配合し、Bサイト元素原料であるAl化合物原料を化学量論比分だけ配合し、ドープ元素材料であるMn化合物をMgAlスピネル型酸化物に対して0.05モル%以上0.2モル%以下の範囲内となるように配合する。 Blending of raw materials, in case of producing a MgAl 2 O 4 based oxide fluorescent emitters, as B-site element A site element in Mg is MgAl 2 O 4 based oxides Al, A-site element material The Mg compound is mixed so that the stoichiometric ratio to Mg in the MgAl 2 O 4 spinel type oxide is an excess amount in the range of 0.1 to 0.7, and the B site element material Al Compound raw materials are blended by the stoichiometric ratio, and the Mn compound, which is a dope element material, is blended so as to be in the range of 0.05 mol% to 0.2 mol% with respect to the MgAl 2 O 4 spinel type oxide. To do.

また、MgGa系酸化物蛍光発光体を製造する場合においては、Aサイト元素がMgでBサイト元素がGaのMgGa系酸化物になるように、Aサイト元素原料であるMg化合物をMgGaスピネル型酸化物中のMgに対する化学量論比で0.1以上0.9以下の範囲内の過剰量となるように配合し、Bサイト元素原料であるGa化合物原料を化学量論比分だけ配合し、ドープ元素材料であるMn化合物をMgGaスピネル型酸化物に対して0.025モル%以上0.2モル%以下の範囲内となるように配合する。 In the case of manufacturing an MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter, Mg that is an A-site element raw material is an MgGa 2 O 4 -based oxide in which the A-site element is Mg and the B-site element is Ga. The compound is blended so that the stoichiometric ratio with respect to Mg in the MgGa 2 O 4 spinel-type oxide is an excess amount in the range of 0.1 or more and 0.9 or less, and a Ga compound material that is a B site element material is added. formulated by stoichiometry content, blending the Mn compound is doped elemental material such that MgGa 2 O 4 spinel oxide with respect to the range of 0.025 mol% to 0.2 mol% or less.

原材料の配合組成は、最終的に得られる酸化物蛍光発光体の組成と同じになるので、必要量が秤量されて配合される。   Since the composition of the raw materials is the same as the composition of the finally obtained oxide fluorescent light emitter, the necessary amount is weighed and blended.

この製造方法により、上記過剰量のMg化合物と、上記範囲内のMn化合物とを含み、製造することができる。こうした酸化物蛍光発光体の詳細は上記したとおりの組成とX線回折パターンを示し、また、例えばMgAl系酸化物蛍光発光体では励起波長λex=290nmの場合に、620nm〜750nmの範囲内に蛍光スペクトルピークを有し、赤色発光している。また、MgGa系酸化物蛍光発光体では励起波長λex=310nmの場合に、620nm〜750nmの範囲内に蛍光スペクトルピークを有し、赤色発光している。 By this production method, the excessive amount of Mg compound and the Mn compound within the above range can be contained and produced. The details of such oxide fluorescent light emitters show the composition and X-ray diffraction pattern as described above. For example, in the case of MgAl 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitters, when the excitation wavelength is λex = 290 nm, the range is 620 nm to 750 nm. It has a fluorescence spectrum peak inside and emits red light. Further, the MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter has a fluorescence spectrum peak in the range of 620 nm to 750 nm and emits red light when the excitation wavelength λex = 310 nm.

(焼成工程)
焼成工程は、原材料を固相反応法又は溶液法で混合した後に焼成する工程である。混合は、上記した各原材料の適量を秤量し、ボールミル等の混合装置で行うことができる。
(Baking process)
A baking process is a process of baking, after mixing a raw material with a solid-phase reaction method or a solution method. Mixing can be carried out with a mixing device such as a ball mill after weighing an appropriate amount of each of the above-mentioned raw materials.

固相反応法では、準備された原材料を混合した後に焼成する。焼成は、1300℃以上、1700℃以下の温度範囲で行うことが好ましく、1400℃以上、1600℃以下の温度範囲で行うことがより好ましい。焼成雰囲気は、大気中、酸素雰囲気中あることが好ましい。   In the solid phase reaction method, the prepared raw materials are mixed and then fired. Firing is preferably performed in a temperature range of 1300 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower, and more preferably performed in a temperature range of 1400 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower. The firing atmosphere is preferably in the air or in an oxygen atmosphere.

溶液法では、準備された原材料を、有機溶媒に加熱溶解して原料溶液とし(原料溶液準備)、その原料溶液は仮焼した後に1300℃以上1700℃以下の温度範囲で焼成する(焼成)。   In the solution method, a prepared raw material is heated and dissolved in an organic solvent to form a raw material solution (preparation of raw material solution), and the raw material solution is calcined and then fired in a temperature range of 1300 ° C. to 1700 ° C. (firing).

溶液法で採用する溶媒としては、原料を溶解できる水や有機溶媒である必要がある。溶媒としては、特に制限はなく、例えば、多価アルコール、単糖、二糖等を挙げることができる。より具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、エリスリトール、キシリトール、及びソルビトールからなる群から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。   The solvent used in the solution method needs to be water or an organic solvent capable of dissolving the raw material. There is no restriction | limiting in particular as a solvent, For example, a polyhydric alcohol, a monosaccharide, a disaccharide etc. can be mentioned. More specifically, mention is made of at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, 1,2-butylene glycol, 2,3-butylene glycol, trimethylene glycol, glycerin, erythritol, xylitol, and sorbitol. Can do.

溶液法では、加熱濃縮を任意に行ってもよい。この加熱濃縮は、原料溶液を加熱濃縮してこの原料溶液中の水を除去して高粘性溶液にする。加熱温度は、100℃以上、150℃以下とするのが通常である。また、加熱処理の雰囲気は、特に制限はなく、大気雰囲気、窒素雰囲気やアルゴン等の不活性雰囲気のいずれであってもよい。   In the solution method, heat concentration may be optionally performed. In this heat concentration, the raw material solution is heated and concentrated to remove water in the raw material solution to obtain a highly viscous solution. The heating temperature is usually 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. The atmosphere for the heat treatment is not particularly limited, and may be any of an air atmosphere, an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere and argon.

溶液法では、仮焼を行なう。この仮焼は、加熱濃縮によって得られた高粘性溶液をさらに加熱処理してこの高粘性溶液中の水溶性有機化合物の少なくとも一部を除去して粉末を得る。加熱処理温度としては、例えば上記したプロピレングリコールの場合にはその沸点(188.2℃)よりも60℃程度(40℃〜80℃程度の範囲)高い250℃程度(230℃〜270℃程度の範囲)であることが好ましい。加熱処理の雰囲気は、特に制限はなく、大気雰囲気、窒素雰囲気やアルゴン等の不活性雰囲気のいずれであってもよい。   In the solution method, calcination is performed. In this calcination, a high-viscosity solution obtained by heat concentration is further heat-treated to remove at least a part of the water-soluble organic compound in the high-viscosity solution to obtain a powder. As the heat treatment temperature, for example, in the case of propylene glycol described above, about 250 ° C. (about 230 ° C. to 270 ° C.) which is about 60 ° C. (range of about 40 ° C. to 80 ° C.) higher than its boiling point (188.2 ° C.). Range). The atmosphere for the heat treatment is not particularly limited, and may be any of an air atmosphere, an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere and argon.

焼成は、上記した固相反応法の場合と同様、1300℃以上、1700℃以下の温度範囲で行うことが好ましく、1400℃以上、1600℃以下の温度範囲で行うことがより好ましい。焼成雰囲気は、大気中、酸素雰囲気であることが好ましい。   As in the case of the solid phase reaction method described above, the firing is preferably performed in a temperature range of 1300 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower, and more preferably performed in a temperature range of 1400 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower. The firing atmosphere is preferably an oxygen atmosphere in the air.

こうした各工程を経て本発明に係る酸化物蛍光発光体を製造することができる。   The oxide fluorescent substance according to the present invention can be manufactured through these steps.

本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the description of the following examples unless it exceeds the gist.

[実験例1:MgAl系酸化物蛍光発光体]
(試料の作製)
MgAl系酸化物蛍光発光体を固相反応法で合成した。原材料は、MgO粉末(99.99%)、α−Al粉末(99.99%)、MnCO粉末(99.9%)を用いた(いずれも株式会社高純度化学研究所)。それぞれの粉末を化学量論比で「0.3MgO−MgAl;0.1モル%Mn」となるように、MgOを0.26198g、Alを0.50981g、MnCOを0.00057g秤量した。秤量した各原材料は、メノウ乳鉢を用いて乾式混合法で10分間混合した後に湿式混合法で20分間混合し、大気中で1400℃5時間焼成し、実験例1の「0.3MgO−MgAl;0.1モル%Mn」の酸化物蛍光発光体を得た。なお、ここでの湿式混合法は、酸化物粉末をエタノール中で混合するものである。
[Experimental Example 1: MgAl 2 O 4 -based oxide phosphor]
(Sample preparation)
A MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter was synthesized by a solid phase reaction method. As raw materials, MgO powder (99.99%), α-Al 2 O 3 powder (99.99%), and MnCO 3 powder (99.9%) were used (all at High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.). 0.26198 g of MgO, 0.50981 g of Al 2 O 3 , and 0 of MnCO 3 so that each powder has a stoichiometric ratio of “0.3 MgO—MgAl 2 O 4 ; 0.1 mol% Mn”. .00057 g was weighed. Each weighed raw material was mixed for 10 minutes by a dry mixing method using an agate mortar, then mixed for 20 minutes by a wet mixing method, and baked in the atmosphere at 1400 ° C. for 5 hours, and then “0.3 MgO—MgAl 2 of Experimental Example 1 was used. An oxide fluorescent substance of “O 4 ; 0.1 mol% Mn” was obtained. The wet mixing method here is a method in which oxide powder is mixed in ethanol.

(蛍光・励起スペクトル測定)
得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを測定した。蛍光・励起スペクトル測定は、分光蛍光光度計(日本分光株式会社製、FP−6300型)を用い、フィルターとしてシャープカットフィルターL−37(HOYA株式会社製、370nm以下の波長を遮断する。370nmでは50%遮断する。)を用い、粉末測定用のフォルダーに試料を詰め、分光蛍光光度計にセットして測定した。なお、分光蛍光光度計にフィルターを装着することで倍波の検出を無くした。蛍光スペクトルは、励起側の波長を290nmに固定し、蛍光側の波長を200nm〜550nmの範囲でスキャンさせて得られた結果で表した。また、励起スペクトルは、蛍光側の波長を極大波長(λem=652nm)に固定して、励起側の波長をスキャンさせ、励起光波長(λex=290nm)に対する蛍光強度で表した。
(Fluorescence / excitation spectrum measurement)
The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured. For fluorescence / excitation spectrum measurement, a spectrofluorometer (manufactured by JASCO Corporation, FP-6300 type) is used, and as a filter, a sharp cut filter L-37 (manufactured by HOYA Corporation) is blocked at a wavelength of 370 nm or less. The sample was packed in a powder measurement folder and set in a spectrofluorometer to measure. In addition, the detection of the double wave was eliminated by attaching a filter to the spectrofluorometer. The fluorescence spectrum was expressed as a result obtained by fixing the wavelength on the excitation side to 290 nm and scanning the wavelength on the fluorescence side in the range of 200 nm to 550 nm. The excitation spectrum was expressed by the fluorescence intensity with respect to the excitation light wavelength (λex = 290 nm) by fixing the wavelength on the fluorescence side to the maximum wavelength (λem = 652 nm), scanning the wavelength on the excitation side.

図3(A)は、酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=652nm)の測定結果及び励起波長λex=290nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。この酸化物蛍光発光体は、620nm〜750nmの範囲内で蛍光発光し、640nm前後で最も高い発光ピークを示した。また、図3(B)は、一般に市販されている蛍光灯下での状態を示す写真であり、図3(C)は、励起波長λex=254nmの時の発光状態を示す写真である。   FIG. 3A shows the measurement result of the excitation spectrum (λem = 652 nm) of the oxide fluorescent substance and the measurement result of the fluorescence spectrum measured at the excitation wavelength λex = 290 nm. This oxide fluorescent substance emitted fluorescence in the range of 620 nm to 750 nm, and showed the highest emission peak at around 640 nm. FIG. 3B is a photograph showing a state under a commercially available fluorescent lamp, and FIG. 3C is a photograph showing a light emission state at an excitation wavelength λex = 254 nm.

[実験例2:Mgの過剰量の影響]
実験例1と同様にして、MgAl系酸化物蛍光発光体を固相反応法で合成した。それぞれの粉末を化学量論比で「xMgO−MgAl;0.1モル%Mn」となるように秤量した。ここでは、xはMgの過剰量であり、MgAlスピネル型酸化物中のMgに対する化学量論比で0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、0.7にしたものをそれぞれ作製した。秤量した各原材料は、メノウ乳鉢を用いて乾式混合法で10分間混合した後に湿式混合法で20分間混合し、大気中で1400℃5時間焼成し、実験例2の「xMgO−MgAl;0.1モル%Mn」の酸化物蛍光発光体を得た。
[Experimental example 2: Effect of excess amount of Mg]
In the same manner as in Experimental Example 1, a MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter was synthesized by a solid phase reaction method. Each powder was weighed so that the stoichiometric ratio was “xMgO—MgAl 2 O 4 ; 0.1 mol% Mn”. Here, x is an excess amount of Mg, and 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5 in stoichiometric ratio with respect to Mg in the MgAl 2 O 4 spinel type oxide. , 0.7 were prepared. Each raw material weighed was mixed for 10 minutes by a dry mixing method using an agate mortar, then mixed for 20 minutes by a wet mixing method, and baked at 1400 ° C. for 5 hours in the atmosphere. “XMgO—MgAl 2 O 4 of Experimental Example 2” ; 0.1 mol% Mn "was obtained.

得られた酸化物蛍光発光体のX線回折パターンを測定した。測定は、粉末X線回折装置として株式会社リガク製のRINT2200型を用い、CuKα線、印加電圧40kV、印加電流40mAの条件で行った。図1は、得られた粉末X線回折測定結果である。図1に示すように、MgAl系酸化物蛍光発光体の回折パターンが現れているのが確認された。また、過剰量のMgが、X線回折パターンにおいて酸化マグネシウムとして現れることも確認され、その過剰量が大きくなるにしたがって、回折ピークも高くなった。しかし、ドープされたMnは、X線回折パターンにおいてMn又はMn化合物として現れないことも確認された。 The X-ray diffraction pattern of the obtained oxide fluorescent substance was measured. The measurement was performed using a RINT2200 type manufactured by Rigaku Corporation as a powder X-ray diffractometer under the conditions of CuKα rays, an applied voltage of 40 kV, and an applied current of 40 mA. FIG. 1 shows the obtained powder X-ray diffraction measurement results. As shown in FIG. 1, it was confirmed that the diffraction pattern of the MgAl 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter appeared. It was also confirmed that an excessive amount of Mg appeared as magnesium oxide in the X-ray diffraction pattern, and the diffraction peak increased as the excessive amount increased. However, it was also confirmed that doped Mn does not appear as Mn or a Mn compound in the X-ray diffraction pattern.

得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを、実験例1と同様にして測定した。図4は、酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=652nm)の測定結果及び励起波長λex=290nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。この酸化物蛍光発光体は、xが0.1〜0.7の範囲で高い発光ピークを示した。   The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured in the same manner as in Experimental Example 1. FIG. 4 shows the measurement result of the excitation spectrum (λem = 652 nm) of the oxide fluorescent substance and the measurement result of the fluorescence spectrum measured at the excitation wavelength λex = 290 nm. This oxide fluorescent substance showed a high emission peak when x was in the range of 0.1 to 0.7.

[実験例3:Mnのドープ量の影響]
実験例1と同様にして、MgAl系酸化物蛍光発光体を固相反応法で合成した。それぞれの粉末を化学量論比で「0.5MgO−MgAl;yMn」となるように秤量した。ここでは、yはMnのドープ量(MgAlスピネル型酸化物に対してのモル%)であり、0、0.025、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0にしたものをそれぞれ作製した。秤量した各原材料は、メノウ乳鉢を用いて乾式混合法で10分間混合した後に湿式混合法で20分間混合し、大気中で1400℃5時間焼成し、実験例3の「0.5MgO−MgAl;yMn」の酸化物蛍光発光体を得た。
[Experimental Example 3: Influence of doping amount of Mn]
In the same manner as in Experimental Example 1, a MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter was synthesized by a solid phase reaction method. Each powder was weighed so that the stoichiometric ratio was “0.5MgO—MgAl 2 O 4 ; yMn”. Here, y is the doping amount of Mn (mol% with respect to MgAl 2 O 4 spinel oxide), 0, 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, Each of 1.0 was prepared. Each raw material weighed was mixed for 10 minutes by a dry mixing method using an agate mortar, then mixed for 20 minutes by a wet mixing method, and baked in the atmosphere at 1400 ° C. for 5 hours to obtain “0.5MgO—MgAl 2 of Experimental Example 3”. An oxide fluorescent emitter of “O 4 ; yMn” was obtained.

得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを、実験例1と同様にして測定した。図5は、酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=652nm)の測定結果及び励起波長λex=290nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。この酸化物蛍光発光体は、yが0.05モル%〜0.2モル%の範囲で高い発光ピークを示した。   The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured in the same manner as in Experimental Example 1. FIG. 5 shows the measurement result of the excitation spectrum (λem = 652 nm) of the oxide fluorescent substance and the measurement result of the fluorescence spectrum measured at the excitation wavelength λex = 290 nm. This oxide fluorescent substance showed a high emission peak when y was in the range of 0.05 mol% to 0.2 mol%.

[実験例4:焼成条件の影響]
実験例1と同様にして、MgAl系酸化物蛍光発光体を固相反応法で合成した。それぞれの粉末を化学量論比で「0.5MgO−MgAl;0.1モル%Mn」となるように秤量した。秤量した各原材料は、メノウ乳鉢を用いて乾式混合法で10分間混合した後に湿式混合法で20分間混合した。焼成条件としては、大気雰囲気、酸素を10mL/分で流した酸素雰囲気、窒素を10mL/分で流した窒素雰囲気でそれぞれ行った。また、焼成温度は、1400℃で5時間、1600℃で5時間の条件でそれぞれ行った。こうして、実験例4の「0.5MgO−MgAl;0.1モル%Mn」の酸化物蛍光発光体を得た。
[Experimental Example 4: Influence of firing conditions]
In the same manner as in Experimental Example 1, a MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter was synthesized by a solid phase reaction method. Each powder was weighed so that the stoichiometric ratio was “0.5MgO—MgAl 2 O 4 ; 0.1 mol% Mn”. Each weighed raw material was mixed for 10 minutes by a dry mixing method using an agate mortar and then mixed for 20 minutes by a wet mixing method. The firing conditions were an air atmosphere, an oxygen atmosphere in which oxygen was flowed at 10 mL / min, and a nitrogen atmosphere in which nitrogen was flowed at 10 mL / min. The firing temperature was 1400 ° C. for 5 hours and 1600 ° C. for 5 hours. Thus, an oxide fluorescent light emitting material of “0.5 MgO—MgAl 2 O 4 ; 0.1 mol% Mn” in Experimental Example 4 was obtained.

得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを、実験例1と同様にして測定した。その結果は図示しないが、大気雰囲気と酸素雰囲気で焼成したものは高い発光ピークを示した。また、1600℃での焼成の方が高い発光ピークを示した。   The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured in the same manner as in Experimental Example 1. Although the results are not shown, those fired in an air atmosphere and an oxygen atmosphere showed high emission peaks. Further, firing at 1600 ° C. showed a higher emission peak.

[実験例5:溶液法での作製]
MgAl系酸化物蛍光発光体を溶液法で合成した。原材料は、硝酸マグネシウム二水和物[Mg(NO・2HO]、硝酸アルミニウム九水和物[Al(NO・9HO]、酢酸マンガン四水和物[Mn(CHCOO)・4HO]、及び水を準備し、「0.5MgO−MgAl;0.1モル%」となるように、MgOを0.26198g、Alを0.50981g、MnCOを0.00057g秤量して混合し、有機化合物(ジエチレングリコール)を加えて原料溶液を準備した。このとき、ジエチレングリコールは、用いたアルミニウムモル比の4倍の量を加えた。次に、この原料溶液を約110℃10分間加熱することで原料粉末を有機溶媒中に溶解した(加熱溶解)。次に、そのゾルを大気雰囲気中350℃で3時間加熱(仮焼)した後、大気雰囲気中1400℃で5時間加熱して炭素(有機物質)を除去し、その後、大気雰囲気中1600℃で5時間の焼成を行った。こうして、実験例5の「0.5MgO−MgAl;0.1モル%Mn」を溶液法で作製した。
[Experimental Example 5: Preparation by solution method]
A MgAl 2 O 4 oxide fluorescent light emitter was synthesized by a solution method. Raw materials were magnesium nitrate dihydrate [Mg (NO 3 ) 2 .2H 2 O], aluminum nitrate nonahydrate [Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O], manganese acetate tetrahydrate [Mn ( CH 3 COO) 2 .4H 2 O] and water are prepared, and 0.26198 g of MgO and 0 of Al 2 O 3 are added so that “0.5 MgO—MgAl 2 O 4 ; 0.1 mol%” is obtained. 50981 g and 0.00057 g of MnCO 3 were weighed and mixed, and an organic compound (diethylene glycol) was added to prepare a raw material solution. At this time, diethylene glycol was added in an amount four times the aluminum molar ratio used. Next, the raw material powder was dissolved in an organic solvent by heating the raw material solution at about 110 ° C. for 10 minutes (heating dissolution). Next, the sol was heated (pre-calcined) at 350 ° C. for 3 hours in the air atmosphere, and then heated at 1400 ° C. for 5 hours in the air atmosphere to remove carbon (organic material), and then at 1600 ° C. in the air atmosphere. Firing was performed for 5 hours. Thus, “0.5MgO—MgAl 2 O 4 ; 0.1 mol% Mn” of Experimental Example 5 was produced by a solution method.

得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを、実験例1と同様にして測定した。その結果は図示しないが、高い発光ピークを示した。   The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured in the same manner as in Experimental Example 1. Although the result was not shown, it showed a high emission peak.

[実験例6:MgGa系酸化物蛍光発光体]
MgGa系酸化物蛍光発光体を固相反応法で合成した。原材料は、MgO粉末(99.99%)、Ga粉末(99.9%)、MnCO粉末(99.9%)を用いた(いずれも株式会社高純度化学研究所)。それぞれの粉末を化学量論比で「0.5MgO−MgGa;yMn」となるように、MgOを0.30228g、Gaを0.93722g、MnCOを0.00029g秤量した。ここでは、yはMnのドープ量(MgGaスピネル型酸化物に対してのモル%)であり、0、0.025、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0にしたものをそれぞれ作製した。秤量した各原材料は、メノウ乳鉢を用いて乾式混合法で10分間混合した後に湿式混合法で20分間混合し、大気中で1400℃5時間焼成し、実験例6の「0.5MgO−MgGa;yMn」の酸化物蛍光発光体を得た。
[Experimental example 6: MgGa 2 O 4 -based oxide phosphor]
MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent emitters were synthesized by a solid phase reaction method. As raw materials, MgO powder (99.99%), Ga 2 O 3 powder (99.9%), and MnCO 3 powder (99.9%) were used (all at High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.). Each powder was weighed such that 0.30228 g of MgO, 0.93722 g of Ga 2 O 3 and 0.00029 g of MnCO 3 were adjusted so that the stoichiometric ratio was “0.5MgO—MgGa 2 O 4 ; yMn”. Here, y is the doping amount of Mn (mol% with respect to MgGa 2 O 4 spinel oxide), 0, 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, Each of 1.0 was prepared. Each raw material was weighed in, a wet mixing method was mixed for 20 minutes after mixing for 10 minutes in a dry mixing method using an agate mortar and fired in air 1400 ° C. 5 hours, of Experimental Example 6 "0.5MgO-MgGa 2 An oxide fluorescent emitter of “O 4 ; yMn” was obtained.

得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを、実験例1と同様にして測定した。図6(A)は、酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=687nm)の測定結果及び励起波長λex=310nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。この酸化物蛍光発光体は、620nm〜750nmの範囲内で蛍光発光し、687nm前後で最も高い発光ピークを示した。また、図6(B)は一般に市販されている蛍光灯下での状態を示す写真であり、図6(C)は励起波長λex=365nmの時の発光状態を示す写真である。   The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured in the same manner as in Experimental Example 1. FIG. 6A shows the measurement result of the excitation spectrum (λem = 687 nm) of the oxide fluorescent substance and the measurement result of the fluorescence spectrum measured at the excitation wavelength λex = 310 nm. This oxide fluorescent substance emitted fluorescence in the range of 620 nm to 750 nm, and showed the highest emission peak at around 687 nm. FIG. 6B is a photograph showing a state under a commercially available fluorescent lamp, and FIG. 6C is a photograph showing a light emission state at an excitation wavelength λex = 365 nm.

[実験例7:Mgの過剰量の影響]
実験例6と同様にして、MgGa系酸化物蛍光発光体を固相反応法で合成した。それぞれの粉末を化学量論比で「xMgO−MgGa;0.05モル%Mn」となるように秤量した。ここでは、xはMgの過剰量であり、MgGaスピネル型酸化物中のMgに対する化学量論比で0.1、0.3、0.5、0.7、0.9にしたものをそれぞれ作製した。秤量した各原材料は、メノウ乳鉢を用いて乾式混合法で10分間混合した後に湿式混合法で20分間混合し、大気中で1400℃5時間焼成し、実験例7の「xMgO−MgGa;0.05モル%Mn」の酸化物蛍光発光体を得た。
[Experimental Example 7: Effect of excess amount of Mg]
In the same manner as in Experimental Example 6, an MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter was synthesized by a solid phase reaction method. Each powder was weighed so that the stoichiometric ratio was “xMgO—MgGa 2 O 4 ; 0.05 mol% Mn”. Here, x is an excess amount of Mg, and the stoichiometric ratio with respect to Mg in the MgGa 2 O 4 spinel type oxide was set to 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9. Each was made. Each raw material weighed was mixed for 10 minutes by a dry mixing method using an agate mortar, then mixed for 20 minutes by a wet mixing method, fired in the atmosphere at 1400 ° C. for 5 hours, and “xMgO—MgGa 2 O 4 of Experimental Example 7”. ; 0.05 mol% Mn "was obtained.

得られた酸化物蛍光発光体のX線回折パターンを測定した。測定は、粉末X線回折装置として株式会社リガク製のRINT2200型を用い、CuKα線、印加電圧40kV、印加電流40mAの条件で行った。図2は、得られた粉末X線回折測定結果である。図2に示すように、MgGa系酸化物蛍光発光体の回折パターンが現れているのが確認された。また、過剰量のMgが、X線回折パターンにおいて酸化マグネシウムとして現れることも確認され、その過剰量が大きくなるにしたがって、回折ピークも高くなった。しかし、ドープされたMnは、X線回折パターンにおいてMn又はMn化合物として現れないことも確認された。 The X-ray diffraction pattern of the obtained oxide fluorescent substance was measured. The measurement was performed using a RINT2200 type manufactured by Rigaku Corporation as a powder X-ray diffractometer under the conditions of CuKα rays, an applied voltage of 40 kV, and an applied current of 40 mA. FIG. 2 shows the obtained powder X-ray diffraction measurement results. As shown in FIG. 2, it was confirmed that the diffraction pattern of the MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter appeared. It was also confirmed that an excessive amount of Mg appeared as magnesium oxide in the X-ray diffraction pattern, and the diffraction peak increased as the excessive amount increased. However, it was also confirmed that doped Mn does not appear as Mn or a Mn compound in the X-ray diffraction pattern.

得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを、実験例6と同様にして測定した。図7は、酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=685nm)の測定結果及び励起波長λex=310nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。この酸化物蛍光発光体は、xが0.1〜0.9の範囲で高い発光ピークを示した。   The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured in the same manner as in Experimental Example 6. FIG. 7 shows the measurement result of the excitation spectrum (λem = 685 nm) of the oxide fluorescent substance and the measurement result of the fluorescence spectrum measured at the excitation wavelength λex = 310 nm. This oxide fluorescent substance showed a high emission peak when x was in the range of 0.1 to 0.9.

[実験例8:Mnのドープ量の影響]
実験例6と同様にして、MgGa系酸化物蛍光発光体を固相反応法で合成した。それぞれの粉末を化学量論比で「0.5MgO−MgGa;yMn」となるように秤量した。ここでは、yはMnのドープ量(MgGaスピネル型酸化物に対してのモル%)であり、0.025、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0にしたものをそれぞれ作製した。秤量した各原材料は、メノウ乳鉢を用いて乾式混合法で10分間混合した後に湿式混合法で20分間混合し、大気中で1400℃5時間焼成し、実験例8の「0.5MgO−MgGa;yMn」の酸化物蛍光発光体を得た。
[Experimental Example 8: Effect of doping amount of Mn]
In the same manner as in Experimental Example 6, an MgGa 2 O 4 -based oxide fluorescent light emitter was synthesized by a solid phase reaction method. Each powder was weighed so that the stoichiometric ratio was “0.5MgO—MgGa 2 O 4 ; yMn”. Here, y is the doping amount of Mn (mol% with respect to MgGa 2 O 4 spinel oxide), and is 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1. Each set to 0 was prepared. Each raw material was weighed in, a wet mixing method was mixed 20 minutes after mixing for 10 minutes in a dry mixing method using an agate mortar and fired in air 1400 ° C. 5 hours, in Experimental Example 8 "0.5MgO-MgGa 2 An oxide fluorescent emitter of “O 4 ; yMn” was obtained.

得られた酸化物蛍光発光体の蛍光・励起スペクトルを、実験例6と同様にして測定した。図8は、酸化物蛍光発光体の励起スペクトル(λem=687nm)の測定結果及び励起波長λex=310nmで測定した蛍光スペクトルの測定結果である。この酸化物蛍光発光体は、yが0.025モル%〜0.2モル%の範囲で高い発光ピークを示した。
The fluorescence / excitation spectrum of the obtained oxide fluorescent material was measured in the same manner as in Experimental Example 6. FIG. 8 shows the measurement result of the excitation spectrum (λem = 687 nm) of the oxide fluorescent substance and the measurement result of the fluorescence spectrum measured at the excitation wavelength λex = 310 nm. This oxide fluorescent substance showed a high emission peak when y was in the range of 0.025 mol% to 0.2 mol%.

Claims (7)

Aサイト元素がMgでBサイト元素がAl又はGaであり、Mnがドープされ、化学量論比を超える過剰量のMgを含むABスピネル型酸化物であって、
前記Bサイト元素がAlである場合におけるMgの過剰量が前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.7以下の範囲内であり、Mnのドープ量が前記ABスピネル型酸化物に対して0.05モル%以上0.2モル%以下の範囲内であり、
前記Bサイト元素がGaである場合におけるMgの過剰量が前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.9以下の範囲内であり、Mnのドープ量が前記ABスピネル型酸化物に対して0.025モル%以上0.2モル%以下の範囲内である、ことを特徴とする酸化物蛍光発光体。
An AB 2 O 4 spinel type oxide in which the A-site element is Mg, the B-site element is Al or Ga, Mn is doped, and contains an excessive amount of Mg exceeding the stoichiometric ratio,
In the case where the B site element is Al, the excess amount of Mg is in the range of 0.1 to 0.7 in terms of the stoichiometric ratio to A in the AB 2 O 4 spinel oxide, and the doping of Mn The amount is in the range of 0.05 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to the AB 2 O 4 spinel oxide,
In the case where the B-site element is Ga, the excess amount of Mg is in the range of 0.1 to 0.9 in terms of the stoichiometric ratio to A in the AB 2 O 4 spinel oxide, and Mn doping The oxide fluorescent substance characterized in that the amount is in the range of 0.025 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to the AB 2 O 4 spinel type oxide.
前記過剰量のMgが、X線回折パターンにおいて酸化マグネシウムとして現れる、請求項1に記載の酸化物蛍光発光体。   The oxide fluorescent light-emitting body according to claim 1, wherein the excessive amount of Mg appears as magnesium oxide in an X-ray diffraction pattern. 前記ドープされたMnが、X線回折パターンにおいてMn又はMn化合物として現れない、請求項1又は2に記載の酸化物蛍光発光体。   The oxide fluorescent substance according to claim 1 or 2, wherein the doped Mn does not appear as Mn or a Mn compound in an X-ray diffraction pattern. 620nm〜750nmの範囲内に蛍光発光ピークを有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸化物蛍光発光体。   The oxide fluorescent substance according to any one of claims 1 to 3, which has a fluorescent emission peak in a range of 620 nm to 750 nm. Aサイト元素がMgでBサイト元素がAl又はGaであり、Mnがドープされ、化学量論比を超える過剰量のMgを含むABスピネル型酸化物蛍光発光体の製造方法であって、
Aサイト元素原料であるMg化合物とBサイト元素原料であるAl化合物又はGa化合物とドープ元素原料であるMn化合物とを含む原材料を準備する工程と、前記原材料を固相反応法又は溶液法で混合した後に焼成する工程とを有し、
前記Bサイト元素原料をAl化合物とした場合の原材料が、前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.7以下の範囲内の過剰量のMg化合物と、前記ABスピネル型酸化物に対して0.05モル%以上0.2モル%以下の範囲内のMn化合物とを含み、
前記Bサイト元素原料をGa化合物とした場合の原材料が、前記ABスピネル型酸化物中のAに対する化学量論比で0.1以上0.9以下の範囲内の過剰量のMg化合物と、前記ABスピネル型酸化物に対して0.025モル%以上0.2モル%以下の範囲内のMn化合物とを含む、ことを特徴とする酸化物蛍光発光体の製造方法。
A method for producing an AB 2 O 4 spinel oxide fluorescent light emitter in which an A-site element is Mg and a B-site element is Al or Ga, Mn is doped, and an excess amount of Mg exceeding the stoichiometric ratio is included. ,
A step of preparing a raw material containing an Mg compound as an A-site element raw material, an Al compound or Ga compound as a B-site element raw material and an Mn compound as a doping element raw material, and mixing the raw materials by a solid-phase reaction method or a solution method And after firing,
When the B site element raw material is an Al compound, the raw material is an excessive amount of Mg compound in a stoichiometric ratio with respect to A in the AB 2 O 4 spinel oxide in the range of 0.1 to 0.7. And a Mn compound in the range of 0.05 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to the AB 2 O 4 spinel type oxide,
When the B site element raw material is a Ga compound, the raw material is an excessive amount of Mg compound in a stoichiometric ratio of 0.1 to 0.9 in the AB 2 O 4 spinel type oxide. And a Mn compound in the range of 0.025 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to the AB 2 O 4 spinel oxide, and a method for producing an oxide fluorescent light emitter.
前記焼成は、準備された前記原材料を1300℃以上1700℃以下の温度範囲で焼成する、請求項5に記載の酸化物蛍光発光体の製造方法。   The said baking is a manufacturing method of the oxide fluorescent substance of Claim 5 which bakes the prepared said raw material in the temperature range of 1300 degreeC or more and 1700 degrees C or less. 前記溶液法での混合は、準備された前記原材料を、有機溶媒に加熱溶解して原料溶液とし、前記原料溶液を仮焼した後に1300℃以上1700℃以下の温度範囲で焼成する、請求項5に記載の酸化物蛍光発光体の製造方法。
6. The mixing by the solution method is performed by heating and dissolving the prepared raw material in an organic solvent to obtain a raw material solution, and calcining the raw material solution in a temperature range of 1300 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower. The manufacturing method of the oxide fluorescent substance of description.
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