JP6850885B2 - 赤外発光装置 - Google Patents

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Description

本願は、赤外発光装置に関する。
発光ダイオード（LED）、共振器型発光ダイオード（RCLED）、垂直共振器レーザダイオード（VCSEL）、および端面発光レーザを含む半導体発光装置は、現在利用できる最も効率的な光源である。可視スペクトルにわたり作動可能な高輝度発光装置の製造において、現在関心のある材料系は、III-V族半導体、特に、ガリウム、アルミニウム、インジウム、および窒素の二元系、三元系、および四元系の合金を含み、これらはIII-窒化物材料とも称されている。通常、III-窒化物発光装置は、金属-有機化学気相成膜（MOCVD）、分子ビームエピタキシー（MBE）、または他のエピタキシャル技術により、サファイア、炭化ケイ素、III-窒化物、または他の好適基板上に、異なる組成およびドーパント濃度の半導体層のスタックをエピタキシャル成長させることにより製作される。スタックは、しばしば、基板上に形成された、例えばSiでドープされた1または2以上のn型層と、n型層の上に形成された、活性領域における1または2以上の発光層と、活性領域の上部の、例えばMgでドープされた1または2以上のp型層と、を有する。n型およびp型の領域には、電気的コンタクトが形成される。
LEDのような発光装置は、しばしば、蛍光体のような波長変換材料と組み合わされる。そのような装置は、しばしば、蛍光体変換LEDまたはPCLEDと称される。
本発明では、
第1の光を放射する光源と、
前記光源により放射される光の光路に配置された波長変換構造と、
を有する装置であって、
前記波長変換構造は、
赤外光を放射する第1の蛍光体と、
前記第1の光を吸収し、可視光である第2の光を放射する第2の蛍光体と、
を有し、
前記第1の蛍光体は、前記第1の光を吸収して、第3の光を放射し、
前記第1の蛍光体は、前記第2の光を吸収して、第4の光を放射し、
前記第3の光および前記第4の光は、赤外放射範囲において異なるピーク波長を有する、装置が提供される。
ある実施例による光源を示した図である。 ある実施例による2つの近赤外放射蛍光体の放射スペクトルを示した図である。 近赤外放射蛍光体と赤色蛍光体の混合物を組み合わせた青色発光LEDの放射スペクトルを示した図である。 LEDの断面図である。 LEDと直接接する波長変換構造を有する装置の断面図である。 LEDと近接する波長変換構造を有する装置の断面図である。 LEDから離れた波長変換構造を有する装置の断面図である。 合成されたLa3Ga4.98SiO14：Cr0.02のX線回折（XRD）パターンである。 合成されたLa3Ga4.48Al0.5SiO14：Cr0.02のXRDパターンである。 合成されたGd2.8La0.2Sc1.7Lu0.2Ga3O12：Cr0.1のXRDパターンである。 合成されたGd2.4La0.6Sc1.5Lu0.4Ga3O12：Cr0.1のXRDパターンである。
本発明の実施例は、赤外放射線、例えば、蛍光体のような、NIR放射発光材料を介して、
特に近赤外（NIR）放射線を放射する、PCLEDのような装置を含む。記載の簡略化のため、赤外放射線は、「光」と称される。NIR放射PCLEDは、例えば、NIR分光法のような、いかなる好適な目的にも使用することができる。
図1には、ある実施例によるNIR放射装置を示す。LEDまたは他の任意の好適なソースである光源100は、第1の光104を放射する。第1の光104の一部は、NIR蛍光体108に入射される。NIR蛍光体108は、第1の光104を吸収し、第2の光112を放射する。第1の光104の一部は、第2の蛍光体102に入射される。第2の蛍光体は、第1の光104を吸収し、第3の光106を放射する。第3の光106は、可視光であってもよいが、これは必ずしも必要ではない。第3の光106は、NIR蛍光体108に入射される。NIR蛍光体108は、第3の光106の全てまたは一部を吸収し、第4の光110を放射する。
NIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、わずかの第1の光もしくは第3の光が、装置からの最終放射スペクトルの一部となるように、または第1の光もしくは第3の光が全く最終放射スペクトルを構成しないように、構造化されてもよい。ただし、これは必須ではない。
ある実施例では、第1の光104は、青色光である。ある実施例では、第1の光104は、例えば、440nmと460nmの間にピーク波長を有してもよい。ある実施例では、第2の光112と第4の光110の両方が、近赤外光であり、異なるピーク波長を有してもよい。ある実施例では、第3の光106は、赤色である。
通常、蛍光体のような波長変換材料は、ホスト格子と、少なくとも一つのドーパント種とを有する。ドーパント種の原子は、発光中心として機能する。ある実施例では、NIR蛍光体は、ドーパント種として少なくともCr(III)（Cr3+）を有する、少なくとも一つの蛍光体である。Cr(III)蛍光体は、第1の光104により、4A2→4T1電子遷移を介して励起される。第3の光106は、4A2→4T2電子遷移を介してCr(III)蛍光体を励起する。組み合わされた励起光により、4A2→4A2（第2の光112）、および2E→4A2（第4の光110）放射チャネルを介して、Cr(III)蛍光体により光が放射される。
ある実施例では、NIR蛍光体は、2以上の化学的に異なるCr(III)放射サイトを含み、これは、前述のように、異なる放射チャネルを介して発光する。ある実施例では、前述の2つのチャネルによる発光は、
（a）GeサイトにCr3+を有する、La3GaGe5O16：Cr のような、ドーパント用の2以上の置換位置を有する、規則構造で構成された結晶化蛍光体材料、
（b）Si4+およびGa3+が統計的に同じ格子サイトを占める、La3Ga5-ySiO14：Cryのような、異なる結晶タイプが異なる放射チャネルを介して発光する、固溶体または混合結晶タイプの蛍光体、または
（c）GeO2−Al2O3−LaF3−LiF−Cr2O3フッ化ゲルマネートタイプのガラスのような、ガラスもしくはアモルファス材料
により行われてもよい。
図1に示す装置は、一種類の励起光のみで、700nmから1200nmの間の極めて広い赤外放射範囲を有してもよい。広い放射範囲は、NIR分光用途に有益であり得る。
NIR蛍光体108は、ある実施例では、少なくとも700nmのピーク波長を有する光を放射し、ある実施例では、1100nm以下のピーク波長を有する光を放射してもよい。NIR蛍光体108は、700−1100nmの範囲内に分布放射強度を有してもよい。例えば、ある実施例では、NIR蛍光体108は、少なくとも1700 cm-1の半値全幅を有し、ある実施例では、3000cm-1以下の半値全幅を有してもよい。
NIR蛍光体108は、例えば、可視スペクトル範囲の光により、励起されてもよい。これは、NIR蛍光体108が可視光を吸収して、応答として、NIR光を放射することを意味する。NIR蛍光体108のバンドギャップは、ある実施例では少なくとも4.8eVであり、ある実施例では5eVよりも大きい。
ある実施例では、前述のNIR蛍光体108は、放射中心として、Cr(III)（Cr(III)は、Cr3+と同じである）のような、3価のカチオンを有する。ある実施例では、NIR蛍光体108のホスト格子は、4価のカチオンを有し、これは、Cr(IV)（Cr(IV)は、Cr4+と同じである）の有効イオン半径よりも少なくとも10%小さい有効イオン半径を示す。4価のカチオンは、Si4+であってもよい。これは、4配位の場合、Cr4+の有効イオン半径よりも38%小さい有効イオン半径を有する。小さな4価のカチオンサイズは、好ましくないCr(IV)の形成を抑制し、これにより、NIR蛍光体の安定性が向上し、高温でのNIR蛍光体の発光変換効率が向上する。NIR蛍光体は、NIR蛍光体中の全体のクロム量に対して、ある実施例では10%未満のCr(IV)を有し、ある実施例では5%未満のCr(IV)を有し、ある実施例では1%未満のCr(IV)を有し、ある実施例では0%のCr(IV)を有する。
ある実施例では、NIR蛍光体108は、極性空間群P321において結晶化する、三方晶カルシウムガロゲルマネート構造群に属するホスト格子を有する。好適なカルシウムガロゲルマネート材料は、組成範囲RE3Ga5-x-yAxSiO14：Cry（RE＝La，Nd，Gd，Yb，Tm；A＝Al，Sc）を有してもよい。ここで、0≦x≦1であり、0.005≦y≦0.1である。
ある実施例では、NIR蛍光体108は、カルシウムガロゲルマネートまたはガーネットの結晶構造のホスト格子を有し、これは、ある量の2価の遷移金属、例えば、Mg、Ca、Yb、Sr、Eu、Ba、Zn、およびCdを有する。2価のトレース金属の濃度は、低く維持され、ある実施例では400ppm未満であり、ある実施例では、100ppm未満である。
ある実施例では、NIR蛍光体108は、ランガサイトとしても知られる、La3Ga5-ySiO14：Cryであり、これは、5.1eVで光学バンドギャップを示す。ある実施例では、NIR蛍光体108は、組成物La3Ga5-xGe1-ySiyO14：Cry、ここで0≦y＜1、の1または2以上のガロゲルマネート化合物であり、これは、4.6から5.1eVの範囲の光学バンドギャップを示す。ある実施例では、ガロゲルマネート材料の光学バンドギャップは、Alおよび／もしくはScによるGaの部分置換、ならびに／または小さな希土類元素Nd、Gd、YbによりLaの一部を置換することにより上昇する。Nd3+およびYb3+は、950−1070nmの波長範囲で追加の放射を示し、これは、ある用途において有益である。
ある実施例では、NIR蛍光体108は、混合された複数のNIR蛍光体を有する。例えば、RE3Ga5-x-yAxSiO14：Cry（RE＝La，Nd，Gd，Yb，Tm；A＝Al，Sc）は、組成がGd3-xRExSc2-y-zLnyGa3-wAlwO12：Crz（Ln＝Lu，Y，Yb，Tm；RE＝La，Nd）、ここで0≦x≦3；0≦y≦1.5；0≦z≦0.3；および0≦w≦2、の1もしくは2以上のクロムドープされたガーネット、ならびに／または組成がAAEM1-xF6：Crx（A＝Li，Cu；AE＝Sr，Ca；M＝Al，Ga，Sc）、ここで0.005≦x≦0.2、の1もしくは2以上のクロムドープされたコルキライト材料のような、第2の、広いバンドギャップの蛍光体材料と組み合わされてもよい。
図2には、ある実施例による2つのガーネットNIR蛍光体粉末の放射スペクトルを示す。曲線Aは、440nmの光で励起された際のGd2.8La0.2Sc1.7Lu0.2Ga3O12：Cr0.1の放射スペクトルである。曲線Bは、440nmの光で励起された際のGd2.4La0.6Sc1.5Lu0.4Ga3O12：Cr0.1の放射スペクトルである。これらの材料の合成法は、以降の実施例に記載されている。
いかなる好適な第2の蛍光体102が使用されてもよい。ある実施例では、第2の蛍光体102は、Eu2+ドープされた赤色放射材料であり、例えば、Ba0.2Ca0.06Sr1.64Si4.98Al0.02O0.02N7.98：Eu0.1のような、組成M2-xSi5-yAlyOyN8-y：Eux（M＝Ba，Sr，Ca）；例えばCa.985SiAlN3：Eu0.015のような、組成がM1-xSiAlN3：Eux（M＝Sr，Ca）の、CASNもしくはSCASNタイプの蛍光体；または例えば(Ba0.5Ca0.5)
0.995LiAl3N4：Eu0.005のような、M1-xLiAl3N4：Eux（M＝Ba，Sr，Ca）である。これらは、BaおよびCaが特定の格子サイトを占める、UCr4C4構造タイプの規則構造異形に結晶化してもよい。同様の規則化異形は、RbNaLi6Si2O8のような酸化物において、知られている。(Ba0.5Ca0.5)1-xLiAl3N4：Euxでは、〜630nmにおいて、BaサイトのEuの狭小バンド放射が観測され、波長700nm超において、CaサイトのEuのNIR放射が観測される。
ある実施例では、NIR蛍光体108は、組成がLa3Ga4.98SiO14：Cr0.02のランガサイトタイプの蛍光体であり、第2の蛍光体102は、組成がCa0.985SiAlN：Eu0.015の、CASNタイプの蛍光体である。CASNタイプの赤色放射蛍光体は、例えば、三菱化学株式会社（BR-101シリーズ）から市販されている。図3には、各種混合物の放射スペクトルを示す。曲線Aは、La3Ga4.98SiO14：Cr0.02の445nmでのLED放射により励起された際の放射を示す。曲線Bは、La3Ga4.98SiO14：Cr0.02＋0.5wt%のCa0.985SiAlN：Eu0.015の混合物の445nmでのLED放射により励起された際の放射を示す。曲線Cは、La3Ga4.98SiO14：Cr0.02＋1.6wt%のCa0.985SiAlN：Eu0.015の混合物の445nmでのLED放射により励起された際の放射を示す。曲線Dは、La3Ga4.98SiO14：Cr0.02＋3.2wt%のCa0.985SiAlN:Eu0.015の混合物の445nmでのLED放射により励起された際の放射を示す。図3に示すように、放射強度は、赤色放射Eu2+蛍光体102およびCr3+蛍光体108の放射バンドが重ならない波長においても、有意に高められる。
別の実施例では、776nmで最大放射を示す、組成がGd2.4La0.6Sc1.5Lu0.4Ga3O12：Cr0.1
（5wt%）の追加のガーネットタイプの蛍光体が、シリコーン中で、1.6wt%のCa0.985SiAlN：Eu0.015および93.4wt%のLa3Ga4.98SiO14：Cr0.02と混合され、青色放射LEDダイ（444nm放射）に設置される。
前述のNIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、例えば、粉末形態、セラミックの形態、または他の任意の好適な形態で製造され得る。NIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、1または2以上の構造に形成され、これらは、事前作製されたガラスまたはセラミックタイルのような光源から別個に形成され、別個に処理されてもよい。あるいは、光源上に形成された共形の、または他のコーティングのような、光源を用いてin-situで形成された構造に形成されてもよい。
NIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、単一の波長変換層において相互に混合され、あるいは別個の波長変換層として形成されてもよい。分離波長変換層を有する構造では、NIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、NIR蛍光体108と光源の間に第2の蛍光体102が設置されるように積層されてもよい。あるいは、NIR蛍光体108が、第2の蛍光体102と光源の間に設置されてもよい。
ある実施例では、NIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、例えば、透明マトリクス、ガラスマトリクス、セラミックマトリクス、または他の任意の好適な材料もしくは構造内に分散された粉末であってもよい。マトリクスに分散された蛍光体は、例えば、単体化され、または光源にわたって分散されたタイルに形成されてもよい。ガラスマトリクスは、例えば、軟化点が1000℃未満の低融点ガラスであり、あるいは他の任意の好適なガラスまたは他の透明材料であってもよい。セラミックマトリクス材料は、例えば、CaF2のようなフッ化物塩、または他の好適な材料であってもよい。
NIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、例えば、粉末状の蛍光体をシリコーンのような透明材料と混合し、光源の光路にこれを分散または配置させることにより、粉末の形態で使用されてもよい。粉末形態では、蛍光体の平均粒子サイズ（例えば粒子直径）は、ある実施例では少なくとも1μmであり、ある実施例では50μm以下であり、ある実施例では少なくとも5μmであり、ある実施例では20μm以下である。ある実施例では、個々の蛍光体粒子または粉末蛍光体層は、ケイ酸塩、リン酸塩、および／または1もしくは2以上の酸化物のような、1または2以上の材料でコーティングされてもよく、例えば吸収および発光特性が改善され、および／または材料の機能寿命が増加する。
NIR蛍光体108および第2の蛍光体102は、例えば、発光ダイオード（LED）を含む光源に使用されてもよい。発光ダイオードにより放射される光は、本発明の実施例による蛍光体により吸収され、異なる波長の光が放射される。図4には、青色の光を放射する、好適な発光ダイオードであるIII-窒化物LEDの一例を示す。
以下の例では、半導体発光装置は、青色光またはUV光を放射するIII-窒化物LEDであるが、LEDに加えて、レーザダイオードのような半導体発光装置、および他のIII-V材料、III-リン化物材料、III-ヒ素化物、II-VI材料、ZnO、またはSi系材料のような、他の材料系で構成された半導体発光装置が使用されてもよい。
図4には、本発明の実施例に使用される、III-窒化物LED1が示されている。いかなる好適な半導体発光装置を使用してもよく、本発明の実施例は、図4に記載の装置に限定されない。図4の装置は、従来のように、成長基板10上で、III-窒化物半導体構造を成長させることにより形成される。成長基板は、しばしば、サファイアであるが、例えば、SiC、Si、GaN、または複合材基板のような、いかなる好適な基板であってもよい。III-窒化物半導体構造が成長する成長基板の表面は、成長前に、パターン化され、粗面化され、またはテキスチャー加工（textured）され、これにより装置からの光取り出しが改善されてもよい。成長基板の成長表面とは逆の表面（すなわち、フリップチップ構成において、光の大部分が抽出される表面）は、成長前または後に、パターン化され、粗面化され、またはテキスチャー加工され、装置からの光取り出しが改善されてもよい。
半導体構造は、n型とp型の領域に間に挟まれた、発光領域または活性領域を有する。n型領域16は、最初に成長し、組成およびドーパント濃度が異なる複数の層を有し、これには、例えば、バッファ層もしくは核発生層のような調製層、および／または成長基板の除去が容易となるように設計された層を含み、これらは、n型であっても、積極的にドープされていなくてもよく、さらに、効率的に光を放射するため発光領域にとって望ましい特定の光学的、材料的、または電気的な特性のために設計された、n型もしくはp型の装置層を有してもよい。発光領域または活性領域18は、n型領域の上に成長される。好適な発光領域の例には、単一の厚いもしくは薄い発光層、またはバリア層により分離された複数の薄いもしくは厚い発光層を含む、複数の量子井戸発光領域が含まれる。次に、発光領域の上部にp型領域20が成長されてもよい。n型領域と同様、p型領域は、意図的にドープされていない層もしくはn型層を含む、組成、厚さ、およびドーパント濃度が異なる複数の層を有してもよい。
成長後、p型領域の表面に、pコンタクトが形成される。pコンタクト21は、しばしば、反射金属および保護金属のような複数の導電層を有し、後者は、反射金属の電気泳動を防ぎ、または低減してもよい。反射金属は、しばしば、銀であるが、いかなる好適な材料が使用されてもよい。pコンタクト21を形成した後、pコンタクト21、p型領域20、および活性領域18の一部は除去され、nコンタクト22が形成されるn型領域16の一部が露出される。nおよびpコンタクト22、21は、ギャップ25により、相互に電気的に絶縁され、ギャップには、ケイ素の酸化物または他の好適な材料のような誘電体が充填される。複数のnコンタクトバイアスが形成されてもよい。nおよびpコンタクト22、21は、図4に示した配置に限定されない。nおよびpコンタクトは、再分配され、従来のように、誘電体／金属スタックを有するボンドパッドが形成されてもよい。
LED1に対する電気的接続を形成するため、nおよびpコンタクト22、21上に、1または2以上の相互接続26、28が形成され、またはnおよびpコンタクト22、21と電気的に接続される。図4において、相互接続26は、nコンタクト22と電気的に接続される。相互接続28は、pコンタクト21と電気的に接続される。相互接続26、28は、誘電体層24とギャップ27により、nおよびpコンタクト22、21から、ならびに相互から、電気的に絶縁される。相互接続26、28は、例えば、はんだ、スタッドバンプ、金層、または他の任意の好適な構造であってもよい。
基板10は、薄肉化され、または完全に除去されてもよい。ある実施例では、薄肉化により露出された基板10の表面は、パターン化され、テクスチャー加工され、または粗面化され、光取り出しが改善される。
任意の好適な発光装置が、本発明の実施例による光源に使用されてもよい。本発明は、図4に示した特定のLEDに限定されない。例えば、図4に示したLEDのような光源は、以下の図において、ブロック1により示されている。
図5、6、7には、LED1と波長変換構造30とを組み合わせた装置を示す。波長変換構造30は、前述の例および実施例によるNIR蛍光体108および第2の蛍光体102を有してもよい。
図5では、波長変換構造30は、LED1に直接接続される。例えば、波長変換構造は、図4に示すように、基板10に直接接続されてもよく、あるいは基板が除去される場合、半導体構造に直接接続されてもよい。
図6では、波長変換構造30は、LED1に直接接触しないものの、LED1に近接して設置される。例えば、波長変換構造30は、接着層32、小さな空気ギャップ、または他の任意の好適な構造により、LED1から離されてもよい。ある実施例では、LED1と波長変換構造30の間の間隔は、例えば、500μm未満であってもよい。
図7では、波長変換構造30は、LED1から離間される。ある実施例では、LEDと波長変換構造30の間の間隔は、例えば、mmのオーダーであってもよい。そのような装置は、遠隔「蛍光体」装置と称される。
波長変換構造30は、正方形、矩形、多角形、六角形、円形、または他の任意の好適な形状であってもよい。波長変換構造は、LED1と同じサイズであっても、LED1よりも大きくても、小さくてもよい。
単一の装置に、複数の波長変換材料および複数の波長変換構造が使用され得る。波長変換構造の例には、発光セラミックタイル；ロール処理され、成形され、またはシート状に形成され、その後、個々の波長変換構造に単一化された、シリコーンまたはガラスのような、透明材料内に配置された粉末蛍光体；LED1に積層され、またはLED1にわたって設置された、可撓性シートに成形されたシリコーンのような透明材料内に設置された粉末蛍光体のような波長変換材料；シリコーンのような透明材料と混合され、分散され、スクリーン印刷され、型版印刷され、成形され、または他の方法でLED1の上に設置された、粉末蛍光体のような波長変換材料；ならびに電気泳動法、気相法、または他の任意の好適な成膜法により、LED1または別の構造上にコーティングされた波長変換材料；が含まれる。
また、装置は、前述のNIR蛍光体108および第2の蛍光体102に加えて、例えば、従来の蛍光体、有機蛍光体、量子ドット、有機半導体、II-VI族もしくはIII-V族半導体、II-VI族もしくはIII-V族半導体量子ドットもしくはナノ結晶、色素、ポリマー、または他の発光する材料のような、他の波長変換材料をを有してもよい。
波長変換材料は、LEDにより放射される光を吸収し、1または2以上の異なる波長の光を放射する。LEDにより放射される未変換の光は、しばしば、構造から抽出される光の最終スペクトルの一部となる。ただしこれは必須ではない。特定用途のために望ましい、または必要な、構造から取り出される光のスペクトルを調整するため、異なる波長の光を放射する波長変換材料が含有されてもよい。
複数の波長変換材料が相互に混合され、または別個の構造として形成されてもよい。
ある実施例では、波長変換構造または装置に、例えば、光学特性を改善する材料、散乱を高める材料、および／または熱特性を改善する材料のような、他の材料が添加されてもよい。
1. La3Ga4.98SiO14：Cr0.02の合成
4.805gの酸化ランタン（Auer Remy，4N）、4.589gの酸化ガリウム（Alfa，5N）、0.0149gの酸化クロム（III）（Alfa，99%）、0.591gのヒュームドシリカ（Evonik）、および0.1 gのホウ酸（Aldrich）の開始材料を、エタノール中で混合し、100℃で乾燥させ、一酸化炭素下、1300℃で4時間焼成した。ボールミル処理の後、粉末を水洗し、乾燥後、ふるい分けした。単相のLa3Ga4.98SiO14：Cr0.02が得られた。図8は、合成されたLa3Ga4.98SiO14：Cr0.02のX線回折（XRD）パターンであり、カルシウムガロゲルマネート構造における結晶化で、a0＝8.163Å、c0＝5.087Åである。
2. La3Ga4.48Al0.5SiO14:Cr0.02の合成
9.8182gの酸化ランタン(Auer Remy，4N)、8.4354gの酸化ガリウム（Molycorp，UHPグレード）、0.0314gの酸化クロム（III）（Alfa，99%)、1.208 gのヒュームドシリカ（Evonik）、0.5136gのアルミナ（Baikowski）、および0.2005gのホウ酸（Aldrich）の開始材料を、エタノール中で混合し、100℃で乾燥させ、一酸化炭素下、1320℃で4時間焼成し、形成ガス下、1000℃でさらに4時間焼成した。ボールミル処理後、粉末を水洗し、乾燥後、ふるい分けした。図9は、合成されたLa3Ga4.48Al0.5SiO14：Cr0.02のXRDパターンであり、カルシウムガロゲルマネート構造における結晶化で、a0＝8.146Å、c0＝5.075Åである。
3. Gd2.8La0.2Sc1.7Lu0.2Ga3O12：Cr0.1の合成
5.148gの酸化ガドリニウム（Rhodia，スペラミックグレード）、1.189gの酸化スカンジウム（Alfa Aesar，4N）、0.404gの酸化ルテニウム（Rhodia）、2.852gの酸化ガリウム（Alfa Aesar，4N）、0.0771gの酸化クロム（III）（Alfa，99%）、0.3305gの酸化ランタン（Auer Remy，4N）、 および0.2gのフッ化バリウム（Alfa Aesar）の開始材料を混合し、大気雰囲気下、1500℃で4時間焼成した。粗粉砕およびボールミル処理の後、粉末を温水で洗浄し、乾燥後、ふるい分けした。図10は、合成されたGd2.8La0.2Sc1.7Lu0.2Ga3O12：Cr0.1のXRDパターンであり、ガーネット構造における結晶化で、a0＝12.440Åである。
4. Gd2.4La0.6Sc1.5Lu0.4Ga3O12：Cr0.1の合成
4.330gの酸化ガドリニウム（Rhodia，スペラミックグレード）、1.103gの酸化スカンジウム（Alfa Aesar，4N）、0.792gの酸化ルテニウム（Rhodia）、2.799gの酸化ガリウム（Alfa Aesar，4N）、0.0757gの酸化クロム（III）（Alfa，99%）、0.9730gの酸化ランタン（Auer Remy，4N）、および0.2gのフッ化バリウム（Alfa Aesar）の開始材料を混合し、大気雰囲気下、1550℃で4時間焼成した。ミル処理後、粉末を、一酸化炭素雰囲気下で、再度、1400℃で4時間焼成した。粗粉砕およびボールミル処理の後、粉末を温水で洗浄し、乾燥後、ふるい分けした。図11は、合成されたGd2.4La0.6Sc1.5Lu0.4Ga3O12：Cr0.1のXRDパターンであり、ガーネット構造における結晶化で、a0＝12.604Åである。
5. SrLiAl0.995F6：Cr0.005の合成
AlF3（99.99%，無水物）、LiF（99.999%）、SrF2（99.99%，乾燥）、およびCrF3（99.98%，無水物）の開始材料を、アルゴン下で混合し、白金るつぼに入れた。アルゴン雰囲気下、600℃で4時間焼成後、得られた粉末ケーキをエタノール下でミル処理し、乾燥させた。
6. 蛍光体混合物
NIR分光測定のような赤外照射用途では、しばしば、ブロードで、連続的な放射強度分布を有することが好ましい。従って、ある実施例では、NIR蛍光体108は、例えば、例1）および2）に示されているCrドープカルシウムガロゲルマネートタイプの蛍光体の分類からの、1または2以上の長波長放射材料を有し、これは、例えば、例3）および4）に示された、Crドープガーネットの分類からの、1または2以上の短波長放射材料、ならびに／または例5）に示されたCrドープコルキライト材料の分類からの材料、と組み合わされる。
本発明の詳細な説明から、本開示を前提として、記載された本発明の概念の思想から逸脱しないで、本発明に対する修正が可能であることは、当業者には明らかである。従って、本発明の範囲は、示された特定の実施例に限定することを意図するものではない。

Claims (8)

  1. 第1の光を放射する光源と、
    前記光源により放射される光の光路に配置された波長変換構造と、
    を有する装置であって、
    前記波長変換構造は、
    赤外光を放射する第1の蛍光体と、
    前記第1の光を吸収し、可視光である第3の光を放射する第2の蛍光体と、
    を有し、
    前記第1の蛍光体は、前記第1の光を吸収して、第2の光を放射し、
    前記第1の蛍光体は、前記第3の光を吸収して、第4の光を放射し、
    前記第2の光および前記第4の光は、赤外放射範囲において異なるピーク波長を有する、装置。
  2. 前記第1の光は青色光であり、前記第3の光は赤色光である、請求項1に記載の装置。
  3. 前記第1の蛍光体は、Cr(III)ドーパントを有し、
    該Cr(III)ドーパントは、4A2→4T1電子遷移を介して前記第1の光により励起され、4A2→4T2電子遷移を介して前記第3の光により励起される、請求項1に記載の装置。
  4. 前記第1の蛍光体は、2以上の置換位置にドーパントを有する、規則構造で構成された結晶化蛍光体材料を有する、請求項1に記載の装置。
  5. 前記第1の蛍光体は、
    固溶体の一つと、
    異なる結晶タイプが異なる放射チャネルを介して放射する、混合結晶タイプの蛍光体と、
    を有する、請求項1に記載の装置。
  6. 前記第1の蛍光体は、ガラスまたはアモルファス材料を有する、請求項1に記載の装置。
  7. 前記第1の蛍光体は、RE3Ga5-x-yAxSiO14：Cry（RE＝La，Nd，Gd，Yb，Tm；A＝Al，Sc）であり、ここで0≦x≦1および0.005≦y≦0.1である、請求項1に記載の装置。
  8. 前記第1および第2の蛍光体は、透明材料と混合され、前記光源にわたって設置される、請求項1に記載の装置。
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