JP6096121B2 - ドーパントの濃度勾配を有する放射性セラミック材料、ならびにその製造方法および使用方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2010年12月1日に出願された米国出願番号第61/418,725号の優先権の利益を主張し、本明細書にその全体が参考として組み込まれる。
本出願は、あるドーパント濃度を有する放射性セラミック材料に関する。
固体状態の発光デバイス、たとえば、発光ダイオード(LED)、有機発光ダイオード(OLED)(または時には有機エレクトロルミネッセントデバイス(OEL)と呼ばれる)、無機エレクトロルミネッセントデバイス(IEL)は、フラットパネルディスプレイ、種々の装置用のインジケーター、看板、装飾用照明などのような種々の用途に広く利用されてきた。これらの発光デバイスの放射効率は向上し続けているため、もっと高い光度を必要とする用途(たとえば、車両用ヘッドライトおよび一般的な照明)がすぐに実現可能になるだろう。これらの用途のために、白色LEDは、有望な候補物のひとつであり、大きな関心が寄せられている。
本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)領域と、このYAG領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含む放射性セラミックを含む。放射性セラミックは、たとえば、組立体を焼結させることによって調製されてもよい。したがって、「放射性セラミック」は、一般的に、発光目的に使用可能な最終的な放射性材料を記述するものであり、一方、「組立体」は、焼結して放射性セラミックを生成し得るコンポジットである。以下にさらに詳細に記載するように、組立体を焼結させることは、最終的な放射性セラミックの内部でドーパントの濃度勾配を生成するようにドーパントを拡散させる方法の1つである。
[式1]
と等しくてもよい。単純な例として、図2で示すプロフィールについて、平均ドーパント濃度は、最大ドーパント濃度であろう。これとは対照的に、図3も図4も、最大ドーパント濃度より小さな平均濃度プロフィールを示す。
最大ドーパント濃度
放射性セラミックのいくつかの実施形態は、最大ドーパント濃度を含むドーパントの濃度勾配を含む。出願人らは、最大ドーパント濃度が内部量子効率と相関関係にありそうだということを発見した。任意の特定の理論によって束縛されないが、最大ドーパント濃度が高いと、効率を下げる過度の消光が生じると考えられる。さらに、最大ドーパント濃度が低いと、光子を生成する能力を制限するという観点で、放射性中心の数が減るため、効率が下がる。
ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第1の半値も含んでいてもよい。最大ドーパント濃度の半値とは、特定の放射性セラミックについて、最大ドーパント濃度の半分であるドーパント濃度を指す。たとえば、一実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度が約0.5原子%であり、最大ドーパント濃度の半値が約0.25原子%であってもよい。
ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第2の半値も含んでいてもよい。最大ドーパント濃度の第2の半値は、ある実施形態では、厚み方向に沿って第1の表面および第2の表面から離れた特定の距離にあってもよい。最大ドーパント濃度の第2の半値は、たとえば、第1の表面および第2の表面から少なくとも10μm離れた位置;第1の表面および第2の表面から少なくとも約25μm離れた位置;第1の表面および第2の表面から少なくとも約50μm離れた位置;第1の表面および第2の表面から少なくとも約100μm離れた位置;第1の表面および第2の表面から少なくとも約200μm離れた位置;または第1の表面および第2の表面から少なくとも約250μm離れた位置にあってもよい。最大ドーパント濃度の第2の半値は、たとえば、第1の表面および第2の表面から厚みの少なくとも10分の1離れた位置;少なくとも約8分の1離れた位置;少なくとも約5分の1離れた位置;少なくとも約4分の1離れた位置;または少なくとも約8分の3離れた位置にあってもよい。
イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、特に限定されない。ある実施形態では、イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、約100μm〜約1mmの範囲にある。イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、たとえば、少なくとも約100μm;少なくとも約150μm;少なくとも約200μm;少なくとも約250μm;少なくとも約400μm;または少なくとも約500μmであってもよい。イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、たとえば、約1mm以下;約900μm以下;約800μm以下;約750μm以下;約600μm以下;または約500μm以下であってもよい。
放射性セラミックは、場合により、1つ以上の多孔性領域(たとえば、0個、1個、2個、3個またはそれ以上の多孔性領域)を含んでいてもよい。任意の特定の理論によって束縛されないが、多孔性層を加えると、放射性セラミックの発光性の角度依存性が減ると考えられる。言い換えると、多孔性領域は、放射性セラミックの発光性において異方性を減らすだろう。
本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、放射性セラミック、たとえば、上に開示したいずれかの放射性セラミックを形成する方法を含む。この方法は、非ドープ層の片側に配置されたドープ層を含む組立体を焼結させることを含んでいてもよい。
組立体は、2つ以上のキャスト成型したテープを積層することによって作られてもよく、これらのキャスト成型したテープは、イットリウムアルミニウムガーネットを含んでいてもよい。キャスト成型したテープのうち、少なくとも1つは、ドープ層を形成するためにドーパントを含んでいるだろう。2つ以上のキャスト成型したテープを積層し、焼結させる方法の例は、米国特許第7,514,721号および米国特許公開第2009/0108507号に開示されており、両者ともその全体が本明細書に参考として組み込まれる。図7は、積層を含む、放射性セラミックを形成する一実施形態の調製フロー図を示す。
本明細書に開示する方法は、組立体を焼結させて放射性セラミックを得ることを含んでいてもよい。当業者は、本明細書の教示に導かれて、組立体に適した形状と焼結条件を選択し、ドーパントの濃度勾配を有する本明細書に開示するような放射性セラミックを得ることができる。
[式2]
、式中、xは放射性セラミックの厚みに沿った位置であり、tは時間であり、C(x,t)は、位置xでのドーパント濃度である。境界条件(たとえば、組立体の初期構造)に依存して、この式に対して種々の解を得ることができる。たとえば、本明細書にその全体が参考として組み込まれる、J.Crank、The Mathematics of Diffusion、Oxford University Press、London 1956を参照。
[式3]
、式中、C0は、ドープ層中の初期ドーパント濃度であり、xは、2つの層の界面から離れる距離である。最も顕著なことに、この式は、界面付近の拡散勾配の傾きが時間経過に伴って低下することを示す。この変化は、拡散係数にも比例している。拡散係数は、一般的に、温度に伴って指数関数的に増加する。また、最大ドーパント濃度の半値は、このモデルの2層の界面付近にあるだろう。
ある実施形態は、光源と、光源から放射される光の少なくとも一部分を受け取るような構成の放射性セラミックとを含む発光装置を提供する。放射性セラミックは、たとえば、上に開示したいずれかのようなドーパントの濃度勾配を有するイットリウムアルミニウムガーネット領域を含んでいてもよい。
非放射性層を実施例1にしたがって製造するが、ただし、A12O3未焼結シートの調製について上に記載したY2O3およびA12O3の粉末の代わりに、BET表面積が6.6m2/gのA12O3(5g、99.99%、グレードAKP−30、Sumitomo Chemicals Company Ltd.)を使用した。厚みが約100nmの未焼結シートを製造した。
プラズマによって製造した、イットリウムに対して1.0原子%のセリウムを含み、BET表面積が約20m2/gのアモルファスイットリウムアルミニウムオキシド(化学量論量Y:A1:O=3:5:12)の粉末(5.2g)を、高純度アルミナ燃焼皿に加え、その後、管状炉(MTI GSL−1600)で昇温速度3〜5℃/分で1350℃まで加熱し、空気中または3% H2/97% N2中で2時間アニーリングした。次いで、速度5℃/分で室温まで冷却した。アニーリング後に、BET表面積が4.6m2/gの黄色粉末を得た。
校正曲線を設定するための標準サンプルとして、実施例3に記載したのと同じ処理手順に従って、YAG:Ceセラミックを製造するためのプラズマYAG未焼結シートを調製した。調製した未焼結シートには、それぞれ0.5原子%、1.0原子%、1.5原子%のCeが含まれていた。実施例1に記載したのと同じ処理手順を用いた固相反応によってYAG未焼結シートを調製した。調製した未焼結シートには、Ceが含まれていなかった。
非放射性(たとえば、非ドープホスト材料)の未焼結シートは、Y2O3とAl2O3の粉末を原子比率3:5で含み、それぞれのシートの厚みは約100μmであった。放射性未焼結シートは、約1.0原子%のCeを含み、前アニーリングしておいたプラズマ合成したYAG:Ce粉末を含む(厚み40μm)。Al2O3未焼結シートは、厚み100μmのAl2O3粉末を含む。これらの未焼結シートをレーザーカッターによって直径約13mmの円形に切断した。非放射性、放射性、Al2O3の切断片の数を変えることによって、表1に記載するようにいくつかの積層コンポジットを構築した。
Otsuka Electronics MCPD 7000マルチチャネル光検出システム(Osaka、JPN)を、必要な光学要素(たとえば、積分球、光源、モノクロメーター、光ファイバー、サンプルホルダー)とともに以下に記載するように用い、IQE測定を行った。
実施例5のサンプル1から得た焼結セラミックをTOF−SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析)によって分析し、結果を図10に示す。ここからわかるように、ほぼA点(放射性層と非放射性層の界面)から少なくとも約100μmの非放射性層へと広がるCeのテーリング量によって示されるように、Ceが非ドープ層へと拡散した。Ce濃度は、約0.45単位まで減った。
16種類の異なる組立体を調製し、実施例1、3、5にしたがって焼結させた。組立体は、厚みが約200μmの2枚の非ドープ層で挟まれたドープ層を含んでいた(それぞれの側面に2つの100μmシートが積層されていた)。ドープ層は、厚みが約30〜約160μmであり、濃度が0.2%〜約1.25%Ceの範囲であった。それぞれのコンポジットタブレットのIQEを上の実施例5に記載するように決定した。結果を図13に示す。
9種類の異なる組立体を調製し、実施例1、3、5にしたがって焼結させた。組立体は、厚みが約200μmの2枚の非ドープ層で挟まれたドープ層を含んでいた(それぞれの側面に2つの100μmシートが積層されていた)。ドープ層は、厚みが約20〜約50μmであり、濃度が1.25%〜約2.0%Ceの範囲であった。それぞれのコンポジットタブレットのIQEを上の実施例5に記載するように決定した。結果を図14に示す。図15は、Ce濃度の関数としてプロットしたIQEを示す。この図は、濃度を2.0原子%まであげたときにIQEの増加が平坦状態になることを示す。
非放射性(たとえば、非ドープ)の未焼結シートは、Y2O3とAl2O3の粉末を原子比率3:5で含み、それぞれのシートの厚みは約100μmであった。放射性未焼結シートは、約2.0原子%のCeを含み、前アニーリングしておいたプラズマ合成したYAG:Ce粉末を含む(厚み37μm)。非放射性の2つの未焼結シート(200μm)を放射性層のそれぞれの側に置くことによって、未焼結シートの積層体を構築した。これらの未焼結シートをレーザーカッターによって直径約13mmの円形に切断した。比較サンプルにおいて、図16に示されるように、それぞれの側面に1.0原子%のCeを含むプラズマYAG:Ce未焼結シートと、0.5原子%のCeを含むプラズマYAG未焼結シートとを含む放射性層を含むYAG:Ce積層体を構築した。ドープ層のCe濃度はほぼ同じであり、一方、それぞれの構造のCe濃度勾配は異なる。アニーリングおよび評価について上に記載した手順にしたがって、IQE値を得て、図17に示した。050と表示されたサンプルは0.93のIQEを示し、一方、051と表示されたサンプルは、0.71のIQEを示した。この差は、ドーパントの濃度勾配がIQEに影響を及ぼすことを示す。Ce濃度が高く、薄い放射性層は、濃度を下げることなく、拡散中に高いIQEを達成するのに望ましいようである。
非放射性(たとえば、非ドープ)の未焼結シートは、Y2O3とAl2O3の粉末を原子比率3:5で含み、それぞれの厚みが約100μmのシートを実施例1に記載されるように調製した。サンプル5〜10において、放射性未焼結シートは、約0.5原子%のCe(厚み37μm)、1.5原子%のCe(厚み28μm)、2.0原子%のCe(厚み23μm)、0.2原子%のCe(厚み160μm)、1.25原子%のCe(厚み100μm)、4.0原子%のCe(厚み16μm)を含む前アニーリングしておいたプラズマ合成したYAG:Ce粉末を実施例3に記載したように調製したが、ただし、望ましい原子%を得るためにそれぞれ望ましいCe量を使用し、望ましい厚みの未焼結(preen)シートを得るためにそれぞれのブレードギャップを選択した。たとえば、37μmの場合0.127mm(5mil)、28μmの場合0.127mm(5mil)、23μmの場合0.127mm(5mil)、40μmの場合0.127mm(5mil)、160μmの場合4x40umの積み重ね、50μmの場合0.254mm(10mil)、100μmの場合2x50μmの積み重ね、16μmの場合0.1016mm(4mil)。
実施例11で調製したサンプル5〜10も分析し、飛行時間型二次イオン質量分析プロフィールを得た。
50mlの高純度A12O3ボールミル用瓶を、Y2O3で安定化した直径3mmのZrO2球55gで満たした。20mlのガラスバイアルに、0.153gの分散剤(Flowlen G−700、共栄社)、2mlのキシレン(Fisher Scientific、研究グレード)、2mlのエタノール(Fisher Scientific、試薬アルコール)を分散剤が完全に溶解するまで混合した。分散剤溶液および焼結助剤としてテトラエトキシシラン(0.038g、Fluka)をボールミル用瓶に加えた。
50mlの高純度A12O3ボールミル用瓶を、Y2O3で安定化した直径3mmのZrO2球55gで満たした。20mlのガラスバイアルに、0.153gの分散剤(Flowlen G−700、共栄社)、2mlのキシレン(Fisher Scientific、研究グレード)、2mlのエタノール(Fisher Scientific、試薬アルコール)を分散剤が完全に溶解するまで混合した。分散剤溶液および焼結助剤としてテトラエトキシシラン(0.038g、Fluka)をボールミル用瓶に加えた。
Y2O3とA12O3粉末の粉末を原子比率3:5で含む2種類の非ドープ層
(たとえば、非ドープホスト材料)であり、片方は厚みが100μmであってポリマービーズを含まず、もう一方は厚みが約40μmであり、60vol%の4μmのポリマービーズを含む非ドープ層を、フォトルミネッセンスを分散させることによって色度の角度依存性を高める目的で、ポリマービーズを含まないドープ層と非ドープ層の間に挿入した。ドープ層は、導波路効果によってフォトルミネッセンスのアウトカップリングによる消失を減らすために、約1.0原子%のCe(厚み50μm)を含むY2O3とAl2O3と、粒径が1μmの5vol%ポリマービーズとを含んでいた。これらの層をレーザーカッターによって直径約13mmの円形に切断した。対称形の形状の積層コンポジットを表3に記載するように構築した。
実施例6に記載した装置と設定を使用し、IQEの測定を行った。実施例15にしたがって製造した多孔性層を含む積層したコンポジットサンプルのIQEは90%であった。
Claims (77)
- イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)領域と、第1の表面と第2の表面との間にあるこのYAG領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含み、この濃度勾配が、YAG領域の厚み方向に沿って4分の1から4分の3の間にある最大ドーパント濃度と、最大ドーパント濃度の第1の半値と、最大ドーパント濃度の第1の半値に第1の傾きとを含み、第1の傾きの絶対値が、0.001〜0.004(単位が原子%/μm(at%/μm))の範囲である放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度が0.25原子%〜0.5原子%の範囲にある、請求項1に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度が、第1の表面または第2の表面から100μm以上離れていない位置にある、請求項1または2に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度が、YAG領域の厚みの中心から100μm以上離れていない位置にある、請求項1または2に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度の第1の半値が、最大ドーパント濃度の位置から少なくとも25μm離れた位置にある、請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度の第1の半値が、第1の表面および第2の表面から少なくとも50μm離れた位置にある、請求項1〜5のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度の位置から少なくとも25μm離れた位置にある最大ドーパント濃度の第2の半値をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度の第2の半値が、最大ドーパント濃度の位置から少なくとも25μm離れた位置にある、請求項7に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度の第2の半値またはその濃度に第2の傾きを含み、第2の傾きの絶対値は、0.001〜0.004(単位が原子%/μm)の範囲にある、請求項7または8に記載の放射性セラミック。
- 第1の傾きの絶対値は、第2の傾きの絶対値と同じである、請求項9に記載の放射性セラミック。
- ドーパントの濃度勾配は、半値全幅が50μm〜400μmの範囲にあるピークを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域の厚みは、100μm〜1mmの範囲にある、請求項1〜11のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域が、第1の多孔性領域をさらに含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、孔体積が0.5%〜80%の範囲にある、請求項13に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、孔体積が1%〜30%の範囲にある、請求項14に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、平均径が0.5μm〜50μmの範囲にある孔を含む、請求項13〜15のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 孔は、平均径が1.0μm〜10μmの範囲にある、請求項16に記載の放射性セラミック。
- YAG領域は、第1の非多孔性領域と第2の非多孔性領域とをさらに含み、第1の多孔性領域は、第1の非多孔性領域と第2の非多孔性領域の間に配置されている、請求項13〜17のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域は、第1の非多孔性領域と第2の多孔性領域とをさらに含み、第1の非多孔性領域は、第1の多孔性領域と第2の多孔性領域の間に配置されている、請求項13〜17のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、YAG領域の厚みの中心から100μm以上離れていない位置にある、請求項13〜19のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、YAG領域の厚みの中心から少なくとも25μm離れた位置にある、請求項13〜20のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、YAG領域の第1の表面もしくはYAG領域の第2の表面に位置している、請求項13〜17のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域が多孔性領域と同じ大きさである、請求項13〜17のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、厚みが10μm〜400μmの範囲にある、請求項13〜23のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)領域と、第1の表面と第2の表面との間にあるこのYAG領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含み、この濃度勾配が、YAG領域の厚み方向に沿って4分の1から4分の3の間にある最大ドーパント濃度と、最大ドーパント濃度の第1の半値と、最大ドーパント濃度の第1の半値に第1の傾きとを含み、第1の傾きの絶対値が、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の8分の1から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の2倍までの範囲にある、放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度は、YAG領域の厚みの中心に位置している、請求項25に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度は、YAG領域の厚み方向の第1の表面またはその反対側にある第2の表面から、厚みの10分の1以上離れていない位置にある、請求項25に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度が0.25原子%〜0.5原子%の範囲にある、請求項25〜27のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の傾きの絶対値が0.001〜0.004(単位は原子%/μm)の範囲にある、請求項25〜28のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第2の半値に第2の傾きをさらに含み、第2の傾きの絶対値が、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の8分の1から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の2倍までの範囲にある、請求項25〜29のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の傾きの絶対値は、第2の傾きの絶対値と同じである、請求項30に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度の第1の半値は、第1の表面および第2の表面の両方からYAG領域の厚み方向に少なくとも10分の1離れており、最大ドーパント濃度の第1の半値は、最大ドーパント濃度から厚み方向に少なくとも10分の1離れている、請求項25〜31のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度の第2の半値は、第1の表面および第2の表面の両方からYAG領域の厚み方向に少なくとも10分の1離れており、最大ドーパント濃度の第2の半値は、最大ドーパント濃度および最大ドーパント濃度の第1の半値の両方から厚み方向に少なくとも10分の1離れている、請求項30〜32のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域の厚みは、100μm〜1mmの範囲にある、請求項25〜33のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- ドーパントの濃度勾配は、YAG領域の中心を基準として対称形である、請求項25〜34のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- ドーパントの濃度勾配が、YAG領域の厚みの実質的にすべてにわたってルミネッセンスを生成するのに有効なドーパント濃度を含む、請求項25〜35のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- ドーパントの濃度勾配は、平均ドーパント濃度が0.01原子%〜0.5原子%の範囲にある、請求項25〜36のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 最大ドーパント濃度と平均ドーパント濃度の比率は、5:1〜1.5:1の範囲にある、請求項37に記載の放射性セラミック。
- ドーパントの濃度勾配は、半値全幅が厚みの5分の1〜5分の4の範囲にあるピークを含む、請求項25〜38のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域が、第1の多孔性領域をさらに含む、請求項25〜39のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、孔体積が0.5%〜80%の範囲にある、請求項40に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、孔体積が10%〜30%の範囲にある、請求項41に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、平均径が0.5μm〜50μmの範囲にある孔を含む、請求項40〜42のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 孔は、平均径が1.0μm〜10μmの範囲にある、請求項43に記載の放射性セラミック。
- YAG領域は、第1の非多孔性領域と第2の非多孔性領域とをさらに含み、第1の多孔性領域は、第1の非多孔性領域と第2の非多孔性領域の間に配置されている、請求項40〜44のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域は、第1の非多孔性領域と第2の多孔性領域とをさらに含み、第1の非多孔性領域は、第1の多孔性領域と第2の多孔性領域の間に配置されている、請求項40〜44のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、YAG領域の厚みの中心から100μm以上離れていない位置にある、請求項40〜46のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、YAG領域の厚みの中心から少なくとも25μm離れた位置にある、請求項40〜47のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、YAG領域の第1の表面もしくはYAG領域の第2の表面に位置している、請求項40〜44のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- YAG領域が多孔性領域と同じ大きさである、請求項40〜44のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 第1の多孔性領域は、厚みが10μm〜400μmの範囲にある、請求項40〜50のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 放射性セラミックは、455nmの波長を有する光にさらされたとき、少なくとも0.80の内部量子効率(IQE)を示す、請求項25〜51のいずれか1項に記載の放射性セラミック。
- 放射性セラミックを形成する方法であって、組立体を焼結させることを含み、組立体は、第1の非ドープ層の片側に配置されたドープ層を含み、
ドープ層は、イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)、YAG前駆体、またはこれらの組み合わせと、ドーパントとを含み、ドープ層は、厚みが10μm〜200μmの範囲にあり;
第1の非ドープ層は、YAG、YAG前駆体、またはこれらの組み合わせを含み、第1の非ドープ層は、厚みが40μm〜800μmの範囲にあり;
上のプロセス中に、ドープ層中のドーパントの少なくとも30%がドープ層の外に拡散する、請求項1〜5のいずれかに記載の放射性セラミックを形成する方法。 - ドープ層は、第1の非ドープ層と、YAG、YAG前駆体、またはこれらの組み合わせを含む第2の非ドープ層との間に配置され、第1の非ドープ層および第2の非ドープ層は、それぞれ独立して、厚みが40μm〜400μmの範囲にある、請求項53に記載の方法。
- ドープ層中のドーパントの少なくとも一部が、焼結中に第1の非ドープ層および第2の非ドープ層両方に拡散する、請求項54に記載の方法。
- ドープ層中のドーパントの80%以下が、このプロセス中にドープ層の外に拡散する、請求項53〜55のいずれか1項に記載の方法。
- ドープ層は、厚みが40μm〜80μmの範囲にある、請求項53〜56のいずれか1項に記載の方法。
- 第1の非ドープ層の厚みが、第2の非ドープ層の厚みと同じであり;
第1の非ドープ層の厚みと、第2の非ドープ層の厚みが、両方ともドープ層の厚みよりも大きい、請求項54〜57のいずれか1項に記載の方法。 - 第1の非ドープ層の厚みは、第2の非ドープ層の厚みより小さく、
第2の非ドープ層の厚みは、ドープ層の厚みより大きいか、または等しい、請求項54〜57のいずれか1項に記載の方法。 - 組立体は、合計厚みが100μm〜1mmの範囲にある、請求項53〜59のいずれか1項に記載の方法。
- ドープ層は、0.1原子%〜5原子%を含む、請求項53〜59のいずれか1項に記載の方法。
- ドープ層中のドーパントのうち第1の量が、このプロセス中に第1の非ドープ層へと拡散し、
ドープ層中のドーパントのうち第2の量が、このプロセス中に第2の非ドープ層に拡散し、
ドーパントのうち第1の量とドーパントのうち第2の量の比率が、4:1〜1:4の範囲にある、請求項54〜61のいずれか1項に記載の方法。 - ドーパントの第1の量は、ドーパントの第2の量と同じである、請求項62に記載の方法。
- 組立体を焼結させることは、1000℃〜1900℃の範囲の温度で少なくとも2時間組立体を加熱することを含む、請求項53〜63のいずれか1項に記載の方法。
- この温度は、1300℃〜1800℃の範囲にある、請求項64に記載の方法。
- 組立体をこの温度で少なくとも5時間加熱する、請求項64または65に記載の方法。
- 組立体をこの温度で20時間以下の時間加熱する、請求項64〜66のいずれか1項に記載の方法。
- ドープ層または第1の非ドープ層のうち、少なくとも1つが有機粒子を含む、請求項53〜67のいずれか1項に記載の方法。
- 有機粒子がポリマーを含む、請求項68に記載の方法。
- 有機粒子は、最大直径が0.5μm〜50μmの範囲にある、請求項68〜69のいずれか1項に記載の方法。
- ドープ層および第1の非ドープ層のうち、少なくとも1つが、0.5体積%〜80体積%の範囲の量の有機粒子を含む、請求項68〜70のいずれか1項に記載の方法。
- ドープ層が有機粒子を含む、請求項68〜71のいずれか1項に記載の方法。
- 第1の非ドープ層が有機粒子を含む、請求項68〜72のいずれか1項に記載の方法。
- 組立体のそれぞれの層が有機粒子を含む、請求項68〜73のいずれか1項に記載の方法。
- 組立体中の少なくとも1つの層は、有機粒子を実質的に含まない、請求項68〜73のいずれか1項に記載の方法。
- 青色の光を発光するような構造の光源と、請求項1〜52のいずれか1項に記載の放射性セラミックとを含み、放射性セラミックは、青色の光の少なくとも一部を受け取るような構成である、発光装置。
- 請求項1〜52のいずれか1項に記載の放射性セラミックを青色の光にさらすことを含む、光を作る方法。
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