JP2024021181A - Method for producing phosphor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光体の製造方法に関する。より具体的には、Ｅｕが固溶した蛍光体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a phosphor. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a phosphor containing Eu as a solid solution.
白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）の普及に伴い、青色光を、より長波長の光に変換可能な蛍光体の開発が継続されている。
例えば、非特許文献１には、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＥｕ２Ｏ３を原料として、Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８と同一の結晶相を有し、Ｅｕが賦活された蛍光体を製造したことや、この蛍光体が青色光を赤色光に変換したこと、などが記載されている。
With the spread of white light emitting diodes (white LEDs), development of phosphors that can convert blue light into light with longer wavelengths continues.
For example, in Non-Patent Document 1, a fluorescent material having the same crystal phase as Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 and activated by Eu is produced using MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 and Eu 2 O 3 as raw materials. It is stated that the phosphor was able to convert blue light into red light.
本発明者らの予備的検討によれば、非特許文献１に記載の蛍光体は、発光強度の向上の点で改善の余地があった。 According to preliminary studies by the present inventors, the phosphor described in Non-Patent Document 1 has room for improvement in terms of improvement in emission intensity.
そこで、本発明者らは、発光強度の向上を目的の１つとして、様々な検討を行った。 Therefore, the present inventors conducted various studies with one of the objectives being to improve the emission intensity.
本発明者らは、検討の結果、以下に提供される発明を完成させた。 As a result of studies, the present inventors completed the invention provided below.
本発明は、以下である。 The present invention is as follows.
１．
Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８と同一の結晶相を有し、Ｅｕが固溶した蛍光体の製造方法であって、
Ｍｇ源と、Ａｌ源と、Ｓｉ源と、Ｅｕ源とを混合して得られた原料粉末を加熱する加熱工程を含み、
前記原料粉末中のＡｌのモル量をＭＡｌとし、前記原料粉末中のＳｉのモル量をＭＳｉとしたとき、ＭＡｌ／ＭＳｉの値が０．８２以上１．２０以下である、蛍光体の製造方法。
２．
１．に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記Ｍｇ源はＭｇＯを含み、前記Ａｌ源はＡｌ２Ｏ３を含み、前記Ｓｉ源はＳｉＯ２を含み、前記Ｅｕ源はＥｕ２Ｏ３を含む、蛍光体の製造方法。
３．
１．または２．に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記加熱工程においては、前記原料粉末を溶融させる、蛍光体の製造方法。
1.
A method for producing a phosphor having the same crystal phase as Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 and containing Eu as a solid solution, the method comprising:
Including a heating step of heating raw material powder obtained by mixing a Mg source, an Al source, a Si source, and an Eu source,
Fluorescence, where the molar amount of Al in the raw material powder is M Al and the molar amount of Si in the raw material powder is M Si , the value of M Al /M Si is 0.82 or more and 1.20 or less. How the body is manufactured.
2.
1. A method for producing a phosphor according to
The Mg source includes MgO, the Al source includes Al 2 O 3 , the Si source includes SiO 2 , and the Eu source includes Eu 2 O 3 .
3.
1. or 2. A method for producing a phosphor according to
In the heating step, the raw material powder is melted.
本発明によれば、発光強度が向上した蛍光体が提供される。 According to the present invention, a phosphor with improved emission intensity is provided.
＜蛍光体の製造方法＞
本実施形態の蛍光体の製造方法は、Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８と同一の結晶相を有し、Ｅｕが固溶した蛍光体を製造するためのものである。ちなみに、Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の結晶相や結晶構造についての情報は、前述の非特許文献１や公知の情報を参考にすることができる。
本実施形態の蛍光体の製造方法は、Ｍｇ源と、Ａｌ源と、Ｓｉ源と、Ｅｕ源とを混合して得られた原料粉末を加熱する加熱工程を含む。この原料粉末中の、Ａｌのモル量をＭＡｌとし、Ｓｉのモル量をＭＳｉとしたとき、ＭＡｌ／ＭＳｉの値は、０．８２以上１．２０以下である。
<Method for manufacturing phosphor>
The method for manufacturing a phosphor of this embodiment is for manufacturing a phosphor having the same crystal phase as Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 and containing Eu as a solid solution. Incidentally, for information regarding the crystal phase and crystal structure of Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 , the aforementioned Non-Patent Document 1 and known information can be referred to.
The method for manufacturing a phosphor according to the present embodiment includes a heating step of heating raw material powder obtained by mixing an Mg source, an Al source, a Si source, and an Eu source. When the molar amount of Al in this raw material powder is M Al and the molar amount of Si is M Si , the value of M Al /M Si is 0.82 or more and 1.20 or less.
本発明者らは、非特許文献１に記載の蛍光体の発光強度を向上させるため、蛍光体の原料組成を変更することを検討した。
検討の結果、原料粉末中のＡｌのモル量とＳｉのモル量との比であるＭＡｌ／ＭＳｉの値が、発光強度と関係しているらしいことを見出した。そして、さらに検討を進め、ＭＡｌ／ＭＳｉの値を、Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８の式から導かれる化学量論比の０．８よりも大きくする（しかし、大きくしすぎない）ことにより、製造される蛍光体の発光強度が高まることを見出した。つまり、Ａｌ源をやや多めに用いて蛍光体を製造することで、発光強度を向上させることができることを見出した。
ちなみに、本発明者らによる確認の限り、非特許文献１に記載の蛍光体粒子の調製例において、ＭＡｌ／ＭＳｉの値は０．６７程度である。
The present inventors have considered changing the raw material composition of the phosphor in order to improve the emission intensity of the phosphor described in Non-Patent Document 1.
As a result of investigation, it was found that the value of M Al /M Si , which is the ratio of the molar amount of Al to the molar amount of Si in the raw material powder, seems to be related to the emission intensity. Further consideration was made to make the value of M Al /M Si larger (but not too large) than the stoichiometric ratio of 0.8 derived from the formula Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 . It has been found that the luminescence intensity of the manufactured phosphor can be increased by this method. In other words, it has been found that the luminescence intensity can be improved by manufacturing a phosphor using a slightly larger amount of Al source.
Incidentally, as far as the present inventors have confirmed, in the preparation example of phosphor particles described in Non-Patent Document 1, the value of M Al /M Si is about 0.67.
Ａｌ源をやや多めに用いて蛍光体を製造することで、発光強度を向上させることができる理由は必ずしも明らかではない。しかし、一般にＡｌ３＋のほうがＳｉ４＋よりもイオン半径が大きいため、Ａｌ源をやや多めに用いることにより格子体積が増大すると考えられる。この格子体積の増大が発光強度の向上に関係している可能性がある。 It is not necessarily clear why the emission intensity can be improved by manufacturing a phosphor using a slightly larger amount of Al source. However, since Al 3+ generally has a larger ionic radius than Si 4+ , it is thought that the lattice volume increases by using a slightly larger amount of Al source. This increase in lattice volume may be related to the improvement in emission intensity.
以下、本実施形態の蛍光体の製造方法に関する説明を続ける。 The description regarding the method for manufacturing the phosphor of this embodiment will be continued below.
（原料粉末について）
原料粉末としては、蛍光体の製造に関する技術分野でこれまで知られている種々の材料を用いることができる。
Ｍｇ源は、好ましくはＭｇＯを含む。より好ましくは、Ｍｇ源としてはＭｇＯのみが用いられる。その他のＭｇ源としては、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等が挙げられる。
Ａｌ源は、好ましくはＡｌ２Ｏ３を含む。より好ましくは、Ａｌ源としてはＡｌ２Ｏ３のみが用いられる。その他のＡｌ源としてはＡｌＮ、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＯＯＨ、Ａｌ（ＮＯ３）３等が挙げられる。
Ｓｉ源は、好ましくはＳｉＯ２を含む。より好ましくは、Ｓｉ源としてはＳｉＯ２のみが用いられる。その他のＳｉ源としてはＳｉ３Ｎ４、Ｈ４ＳｉＯ４、Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ３）４等が挙げられる。
Ｅｕ源は、好ましくはＥｕ２Ｏ３を含む。より好ましくは、Ｅｕ源としてはＥｕ２Ｏ３のみが用いられる。その他のＥｕ源としてはＥｕＮ等が挙げられる。
(About raw material powder)
As the raw material powder, various materials known so far in the technical field related to the production of phosphors can be used.
The Mg source preferably includes MgO. More preferably, only MgO is used as the Mg source. Other Mg sources include Mg(OH) 2 , MgCO 3 , MgF 2 , and the like.
The Al source preferably includes Al 2 O 3 . More preferably, only Al 2 O 3 is used as the Al source. Other Al sources include AlN, Al(OH) 3 , AlOOH, Al(NO 3 ) 3 and the like.
The Si source preferably includes SiO2 . More preferably, only SiO2 is used as the Si source. Other Si sources include Si 3 N 4 , H 4 SiO 4 , Si(OCOCH 3 ) 4 and the like.
The Eu source preferably includes Eu 2 O 3 . More preferably, only Eu 2 O 3 is used as the Eu source. Other Eu sources include EuN and the like.
前述のように、原料粉末のＭＡｌ／ＭＳｉの値は、０．８２以上１．２０以下である。この値は、好ましくは０．９０以上１．２０以下、より好ましくは０．９０以上１．１０以下、さらに好ましくは０．９０以上１．００以下である。 As mentioned above, the value of M Al /M Si of the raw material powder is 0.82 or more and 1.20 or less. This value is preferably 0.90 or more and 1.20 or less, more preferably 0.90 or more and 1.10 or less, and still more preferably 0.90 or more and 1.00 or less.
Ａｌ源およびＳｉ源以外の原料粉末の使用比率については、最終的に得ようとする蛍光体の化学組成を踏まえて、適宜調整すればよい。 The ratio of raw material powders other than the Al source and the Si source may be appropriately adjusted based on the chemical composition of the phosphor to be finally obtained.
原料粉末の調製に際しては、Ｍｇ源と、Ａｌ源と、Ｓｉ源と、Ｅｕ源とをできるだけ均一に混合することが好ましい。
混合方法としては、乾式混合する方法、原料各成分と実質的に反応しない不活性溶剤（例えばアセトンなどの有機溶剤）中で湿式混合した後に溶媒を除去する方法、などが挙げられる。混合装置としては、Ｖ型混合機、ロッキングミキサー、ボールミル、振動ミルなどが挙げられる。実験室レベルでは乳鉢（メノウ乳鉢など）による混合であってもよい。ちなみに、原料が空気により化学変化してしまうものを含む場合には、混合は、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
When preparing the raw material powder, it is preferable to mix the Mg source, Al source, Si source, and Eu source as uniformly as possible.
Examples of the mixing method include dry mixing, wet mixing in an inert solvent (for example, an organic solvent such as acetone) that does not substantially react with each component of the raw materials, and then removing the solvent. Examples of the mixing device include a V-type mixer, a rocking mixer, a ball mill, and a vibration mill. At the laboratory level, mixing may be performed in a mortar (such as an agate mortar). Incidentally, when the raw materials include materials that are chemically changed by air, it is preferable to perform the mixing under an inert atmosphere.
（加熱工程について）
上記のようにして準備された原料粉末を加熱することで、蛍光体を製造することができる。
(About the heating process)
A phosphor can be manufactured by heating the raw material powder prepared as described above.
加熱の具体的方法や、加熱の程度は、最終的に所望の蛍光体が得られる限り特に限定されないが、本発明者らの知見として、特に本実施形態においては、加熱工程において原料粉末を溶融させることが好ましい。つまり、本実施形態においては、原料粉末が蛍光体に変換されるにあたって、溶融状態を経ることが好ましい。
詳細なメカニズムは必ずしも明らかではないが、原料粉末が溶融することによって、所望の結晶相が生成されやすくなると、本発明者らは考えている。
The specific method of heating and the degree of heating are not particularly limited as long as the desired phosphor is finally obtained, but as the inventors have found, especially in this embodiment, the raw material powder is melted in the heating process. It is preferable to let That is, in this embodiment, when the raw material powder is converted into a phosphor, it is preferable that it undergoes a molten state.
Although the detailed mechanism is not necessarily clear, the present inventors believe that melting the raw material powder facilitates the formation of a desired crystalline phase.
原料粉末を溶融させる手段の一例として、集光炉を挙げることができる。例えば、凹面鏡によりハロゲンランプから発せられた光および熱を集光して高温を得、この高温により原料粉末を溶融させる手段を挙げることができる。本発明者らの知見として、例えば鏡面研磨したアルミニウム製の楕円ミラー（直径７５５ｍｍ）を用いて、６ｋＷのキセノンランプから発せられる光を集光することで、焦点部分においては１５００℃から２０００℃の高温を得ることができる。 A concentrator furnace can be cited as an example of a means for melting the raw material powder. For example, a concave mirror may be used to collect light and heat emitted from a halogen lamp to obtain a high temperature, and the raw material powder may be melted by this high temperature. The inventors have found that, for example, by concentrating the light emitted from a 6kW xenon lamp using a mirror-polished aluminum elliptical mirror (diameter 755 mm), the temperature at the focal point is between 1500°C and 2000°C. High temperatures can be obtained.
念のため述べておくと、加熱の具体的方法は、集光炉のみに限定されない。所望の蛍光体が得られる限り、加熱は、例えば従来用いられている電気炉を用いてもよい。 For the record, the specific heating method is not limited to a condenser furnace. As long as the desired phosphor is obtained, heating may be performed using, for example, a conventionally used electric furnace.
加熱工程は、意図せぬ酸化を防ぐため、好ましくは不活性雰囲気下または還元雰囲気下で行われる。具体的には、加熱工程は、窒素ガスや貴ガスなどの不活性ガスで満たされた不活性雰囲気下で行われるか、または、不活性ガスと還元性ガス（水素ガスなど）の混合ガスで満たされた還元雰囲気下で行われることが好ましい。 The heating step is preferably performed under an inert atmosphere or a reducing atmosphere in order to prevent unintended oxidation. Specifically, the heating process is performed in an inert atmosphere filled with an inert gas such as nitrogen gas or a noble gas, or in a mixed gas of an inert gas and a reducing gas (such as hydrogen gas). Preferably, it is carried out under a charged reducing atmosphere.
ちなみに、所望の結晶相を得る観点では、加熱により溶融した原料粉末は、自然冷却ではなく急冷されることが好ましい。具体的な方法としては、集光炉において原料粉末を溶融させる際に、チラー（冷却水循環装置）で循環された水により冷却されたステージ上に原料粉末を静置して、その原料粉末に光を照射する方法が挙げられる。
ちなみに、冷却速度は、（加熱終了時の試料の温度－室温）／加熱終了後に試料が室温になるまでの時間、で定量化することができる。本実施形態においては、冷却速度は１０～１０００℃／秒が好ましく、２００～６００℃／秒がより好ましく、３００～５００℃／秒が好ましい。
Incidentally, from the viewpoint of obtaining a desired crystalline phase, it is preferable that the raw material powder melted by heating is quenched rather than naturally cooled. Specifically, when melting raw material powder in a condensing furnace, the raw material powder is placed on a stage cooled by water circulated by a chiller (cooling water circulation device), and light is applied to the raw material powder. An example of this method is to irradiate.
Incidentally, the cooling rate can be quantified as (temperature of the sample at the end of heating - room temperature)/time until the sample reaches room temperature after the end of heating. In this embodiment, the cooling rate is preferably 10 to 1000°C/sec, more preferably 200 to 600°C/sec, and preferably 300 to 500°C/sec.
（アニール処理について）
本実施形態においては、加熱工程で得られた蛍光体にアニール処理を施すことが好ましい。これにより、蛍光体の性能の一層の向上を図ることができる場合がある。詳細は不明であるが、アニール処理により、例えば蛍光体中の結晶化が進行すると推測される。
(About annealing treatment)
In this embodiment, it is preferable to perform an annealing treatment on the phosphor obtained in the heating step. Thereby, it may be possible to further improve the performance of the phosphor. Although the details are unknown, it is assumed that, for example, crystallization in the phosphor progresses due to the annealing treatment.
アニール処理における加熱温度は、好ましくは１０００℃以上１３００℃以下、より好ましくは１０５０℃以上１２５０℃以下である。
アニール処理の時間は、好ましくは５分以上１０時間以下、より好ましくは８分以上１時間以下である。
アニール処理を実施する装置は特に限定されない。アニール処理は、例えば従来の管状炉を用いて行うことができる。
アニール処理も、加熱工程と同様、好ましくは不活性雰囲気下または還元雰囲気下で行われる。
The heating temperature in the annealing treatment is preferably 1000°C or more and 1300°C or less, more preferably 1050°C or more and 1250°C or less.
The annealing treatment time is preferably 5 minutes or more and 10 hours or less, more preferably 8 minutes or more and 1 hour or less.
The device that performs the annealing process is not particularly limited. Annealing can be performed using, for example, a conventional tube furnace.
Like the heating step, the annealing treatment is preferably performed under an inert atmosphere or a reducing atmosphere.
（製造される蛍光体の組成について）
本実施形態の蛍光体の製造方法で製造される蛍光体の組成は、好ましくは、ＭｇａＡｌｂＳｉｃＯｄＥｕｅで表される。ここで、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅはそれぞれ以下のとおりである。
ａ：好ましくは１．８≦ａ≦２．２、より好ましくは１．８≦ａ≦２．１、さらに好ましくは１．９≦ａ≦２．１
ｂ：好ましくは４．０＜ｂ≦５．０、より好ましくは４．１≦ｂ≦５．０、さらに好ましくは４．１≦ｂ≦４．５
ｃ：好ましくは４．３≦ｃ＜５、より好ましくは４．３≦ｃ≦４．９、さらに好ましくは４．４≦ｃ≦４．８
ｄ：好ましくは１５．０≦ｄ＜１８．０、より好ましくは１５．０≦ｄ≦１７．８、さらに好ましくは１６．０≦ｄ≦１７．８
ｅ：好ましくは０．０１≦ｅ≦０．１、より好ましくは０．０１≦ｅ≦０．０８、さらに好ましくは０．０１≦ｅ≦０．０５
(About the composition of the manufactured phosphor)
The composition of the phosphor manufactured by the phosphor manufacturing method of the present embodiment is preferably represented by Mga Al b Si c O d Eu e . Here, the subscripts a, b, c, d and e are as follows.
a: Preferably 1.8≦a≦2.2, more preferably 1.8≦a≦2.1, even more preferably 1.9≦a≦2.1
b: Preferably 4.0<b≦5.0, more preferably 4.1≦b≦5.0, even more preferably 4.1≦b≦4.5
c: Preferably 4.3≦c<5, more preferably 4.3≦c≦4.9, even more preferably 4.4≦c≦4.8
d: Preferably 15.0≦d<18.0, more preferably 15.0≦d≦17.8, even more preferably 16.0≦d≦17.8
e: Preferably 0.01≦e≦0.1, more preferably 0.01≦e≦0.08, even more preferably 0.01≦e≦0.05
最終的に得られる蛍光体の組成を最適化すること、また、そのために原料組成を最適化することにより、発光強度やその他の発光特性をより一層高められる場合がある。 By optimizing the composition of the finally obtained phosphor and, for that purpose, optimizing the raw material composition, the luminescence intensity and other luminescent properties may be further enhanced.
参考までに、本実施形態の蛍光体の製造方法で製造される蛍光体の格子体積Ｖは、好ましくは０．７７４０ｎｍ３以上０．７７７０ｎｍ３以下、より好ましくは０．７７４０ｎｍ３以上０．７７６０ｎｍ３以下、さらに好ましくは０．７７４０ｎｍ３以上０．７７５０ｎｍ３以下である。
また、本実施形態の蛍光体の製造方法で製造される蛍光体の格子定数は、ａ：好ましくは０．９７６５ｎｍ以上０．９７７２ｎｍ以下、より好ましくは０．９７６８ｎｍ以上０．９７７１ｎｍ以下、ｃ：好ましくは０．９３６０ｎｍ以上０．９３８０ｎｍ以下、より好ましくは０．９３６５ｎｍ以上０．９３７５ｎｍ以下である。
For reference, the lattice volume V of the phosphor manufactured by the phosphor manufacturing method of this embodiment is preferably 0.7740 nm 3 or more and 0.7770 nm 3 or less, more preferably 0.7740 nm 3 or more and 0.7760 nm 3 The thickness is more preferably 0.7740 nm 3 or more and 0.7750 nm 3 or less.
Further, the lattice constants of the phosphor manufactured by the phosphor manufacturing method of this embodiment are a: preferably 0.9765 nm or more and 0.9772 nm or less, more preferably 0.9768 nm or more and 0.9771 nm or less, and c: preferably is 0.9360 nm or more and 0.9380 nm or less, more preferably 0.9365 nm or more and 0.9375 nm or less.
（蛍光体の用途）
本実施形態の蛍光体の製造方法で製造される蛍光体の用途は、特に限定されない。
蛍光体の好ましい用途の一例としては、波長変換部材への適用が考えられる。具体的には、白色発光ダイオードにおいて、青色光をより低波長の光に変換して白色光を得るための波長変換部材への適用が考えられる。
(Applications of phosphor)
The use of the phosphor manufactured by the phosphor manufacturing method of this embodiment is not particularly limited.
One example of a preferable use of the phosphor is application to a wavelength conversion member. Specifically, in a white light emitting diode, application to a wavelength conversion member for converting blue light into light with a lower wavelength to obtain white light can be considered.
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples of the present invention, and various configurations other than those described above can be adopted. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention includes modifications, improvements, etc. within a range that can achieve the purpose of the present invention.
本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。念のため述べておくと、本発明は実施例のみに限定されない。 Embodiments of the present invention will be described in detail based on Examples and Comparative Examples. It should be noted that the present invention is not limited only to the embodiments.
＜原料＞
以下の原料を準備した。
ＭｇＯ：関東化学株式会社製、純度９９．９９％
Ａｌ２Ｏ３：株式会社高純度化学研究所製、γ相、純度９９．９％
ＳｉＯ２：関東化学株式会社製、沈降性、非晶質、純度９９．９％
Ｅｕ２Ｏ３：信越化学工業株式会社製、９９．９９％
<Raw materials>
The following raw materials were prepared.
MgO: Manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., purity 99.99%
Al2O3 : Manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd., γ phase, purity 99.9%
SiO 2 : Manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., sedimentary, amorphous, purity 99.9%
Eu2O3 : Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 99.99 %
＜蛍光体の製造＞
以下手順で行った。
<Manufacture of phosphor>
The procedure was as follows.
（１）原料の混合
上記の原料を、アセトンとともに、メノウ乳鉢を用いて、砕きつつ十分に混合して混合物を得た。その後、混合物からアセトンを揮発させた。このようにして原料粉末を得た。
原料の混合において、混合比率は、原料粉末中の各元素のモル量が、相対量において後掲の表に示される値となるようにした。
(1) Mixing of raw materials The above raw materials were sufficiently mixed together with acetone using an agate mortar while being crushed to obtain a mixture. The acetone was then evaporated from the mixture. In this way, a raw material powder was obtained.
In mixing the raw materials, the mixing ratio was such that the molar amount of each element in the raw material powder had a relative amount shown in the table below.
（２）加熱・溶融
上記（１）で得られた原料粉末を、集光炉の焦点部分に設置されたサンプルステージ（銅板）の上に静置した。そして、アルゴン／水素混合ガスの還元性雰囲気下で原料粉末を加熱し、溶融させた。
ここで、集光炉としては、鏡面研磨したアルミニウム製の楕円ミラー（直径７５５ｍｍ）の凹部内に、６ｋＷのキセノンランプを備えた装置を用いた。ちなみに、この装置は電流値が１４０Ａに設定されたときに試料温度が２０００℃となるように設計されており、この装置により原料粉末を１５００℃から２０００℃に加熱可能である。
また、サンプルステージとしては、チラー（冷却水循環装置）で循環された水により、サンプルステージ上の試料を急冷可能なものを用いた。
(2) Heating/melting The raw material powder obtained in (1) above was placed on a sample stage (copper plate) installed at the focal point of a condensing furnace. The raw material powder was then heated and melted in a reducing atmosphere of argon/hydrogen mixed gas.
Here, as the condensing furnace, an apparatus was used in which a 6 kW xenon lamp was installed in the recess of a mirror-polished aluminum elliptical mirror (diameter 755 mm). Incidentally, this device is designed so that the sample temperature is 2000° C. when the current value is set to 140 A, and the raw material powder can be heated from 1500° C. to 2000° C. with this device.
Furthermore, the sample stage used was one that could rapidly cool the sample on the sample stage using water circulated by a chiller (cooling water circulation device).
加熱は電流値を１４０Ａに設定して１０秒程度行い、セットした原料粉末が十分に溶融したことを確認した。その後、加熱（光照射）をストップした。試料はサンプルステージと接触している部分から急速に冷却された。加熱終了直後に赤熱していた試料は、約５秒間で無色透明な球体に変化した。直後に試料は室温まで冷却されていたため、冷却速度は約４００℃／秒と見積もられる。
以上により、ガラス状態の蛍光体を得た。
Heating was performed for about 10 seconds at a current value of 140 A, and it was confirmed that the set raw material powder was sufficiently melted. Thereafter, heating (light irradiation) was stopped. The sample was rapidly cooled from the part in contact with the sample stage. The sample, which was red hot immediately after heating, turned into a colorless and transparent sphere in about 5 seconds. Since the sample was immediately cooled to room temperature, the cooling rate is estimated to be about 400° C./sec.
Through the above steps, a phosphor in a glass state was obtained.
（３）アニール処理および粉砕
上記（２）で得られたガラス状態の蛍光体を、そのまま、管状炉内にセットした。そして、アルゴン／水素混合ガスの還元性雰囲気下で、１１５０℃、１５分、の条件で加熱した。このようにしてアニール処理を行なった。アニール処理終了後、蛍光体を室温まで放冷した。このようにして得られた蛍光体を、各種評価のために、乳鉢を用いて粉砕した。粉砕条件は各蛍光体でできるだけ同じとなるように留意した。
以上により、実施例１および比較例１から３の蛍光体を得た。
(3) Annealing and pulverization The glassy phosphor obtained in (2) above was placed in a tube furnace as it was. Then, it was heated at 1150° C. for 15 minutes in a reducing atmosphere of argon/hydrogen mixed gas. Annealing treatment was performed in this manner. After the annealing process was completed, the phosphor was allowed to cool to room temperature. The thus obtained phosphor was ground using a mortar for various evaluations. Care was taken to ensure that the crushing conditions were as similar as possible for each phosphor.
As described above, phosphors of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained.
＜Ｘ線粉末回折測定＞
Ｘ線回折装置を用いて、得られた蛍光体のＸＲＤパターンを得た。
得られたＸＲＤパターンを、ソフトウェアを用いて解析することで、実施例１および比較例１から３の蛍光体粉末は、Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８と同一の結晶相を含むことを確認した。
また、得られたＸＲＤパターンの解析から、格子定数ａおよびｃ、ならびに、格子体積Ｖを求めた。
<X-ray powder diffraction measurement>
An XRD pattern of the obtained phosphor was obtained using an X-ray diffraction device.
By analyzing the obtained XRD patterns using software, it was confirmed that the phosphor powders of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 contained the same crystal phase as Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 . .
Furthermore, lattice constants a and c and lattice volume V were determined from analysis of the obtained XRD pattern.
＜発光強度の評価＞
日本分光社製の分光蛍光光度計、ＦＰ－６５００／６６００を用いて、蛍光体に波長４５０ｎｍの励起光（キセノンランプから発せられる連続波長光を回折格子で単色化した光）を当てたときの発光スペクトルを得た。そして、５８０ｎｍから６４０ｎｍの波長範囲の最大強度を読み取った。
実施例１における最大強度を１．００として、実施例１および比較例１から３の最大強度を規格化した。これら規格化された最大強度を、発光強度の値として採用した。
<Evaluation of luminescence intensity>
Using a spectrofluorometer FP-6500/6600 manufactured by JASCO Corporation, the phosphor is exposed to excitation light with a wavelength of 450 nm (light made by monochromating continuous wavelength light emitted from a xenon lamp using a diffraction grating). Emission spectra were obtained. Then, the maximum intensity in the wavelength range of 580 nm to 640 nm was read.
The maximum strength in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was standardized by setting the maximum strength in Example 1 to 1.00. These standardized maximum intensities were adopted as the value of luminescence intensity.
各種情報をまとめて下表に示す。 Various information is summarized in the table below.
上表に示されるとおり、ＭＡｌ／ＭＳｉの値が０．９５（０．８２以上１．２以下）である原料粉末を用いて製造した実施例１の蛍光体は、ＭＡｌ／ＭＳｉの値が０．８２未満の原料粉末を用いて製造した比較例１および２の蛍光体や、ＭＡｌ／ＭＳｉの値が１．２より大きい原料粉末を用いて製造した比較例３の蛍光体に比べて、良好な発光強度を示した。 As shown in the above table, the phosphor of Example 1 manufactured using the raw material powder with a M Al /M Si value of 0.95 (0.82 or more and 1.2 or less) has a M Al /M Si The phosphors of Comparative Examples 1 and 2 were produced using raw material powders with a value of less than 0.82, and the fluorescence of Comparative Example 3 was produced using raw material powders with a value of M Al /M Si greater than 1.2. It showed good luminescence intensity compared to the body.
Claims (3)
Ｍｇ源と、Ａｌ源と、Ｓｉ源と、Ｅｕ源とを混合して得られた原料粉末を加熱する加熱工程を含み、
前記原料粉末中のＡｌのモル量をＭＡｌとし、前記原料粉末中のＳｉのモル量をＭＳｉとしたとき、ＭＡｌ／ＭＳｉの値が０．８２以上１．２０以下である、蛍光体の製造方法。 A method for producing a phosphor having the same crystal phase as Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 and containing Eu as a solid solution, the method comprising:
Including a heating step of heating raw material powder obtained by mixing a Mg source, an Al source, a Si source, and an Eu source,
Fluorescence, where the molar amount of Al in the raw material powder is M Al and the molar amount of Si in the raw material powder is M Si , the value of M Al /M Si is 0.82 or more and 1.20 or less. How the body is manufactured.
前記Ｍｇ源はＭｇＯを含み、前記Ａｌ源はＡｌ２Ｏ３を含み、前記Ｓｉ源はＳｉＯ２を含み、前記Ｅｕ源はＥｕ２Ｏ３を含む、蛍光体の製造方法。 A method for manufacturing the phosphor according to claim 1, comprising:
The Mg source includes MgO, the Al source includes Al 2 O 3 , the Si source includes SiO 2 , and the Eu source includes Eu 2 O 3 .
前記加熱工程においては、前記原料粉末を溶融させる、蛍光体の製造方法。 A method for manufacturing a phosphor according to claim 1 or 2, comprising:
In the heating step, the raw material powder is melted.
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