JP7487816B2 - Light-emitting device and phosphor - Google Patents

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Description

本発明は、赤外発光蛍光体、および半導体発光素子と赤外発光蛍光体とを含む発光装置に関する。 The present invention relates to an infrared-emitting phosphor and a light-emitting device including a semiconductor light-emitting element and an infrared-emitting phosphor.

赤外光を発する発光装置として、GaAs系化合物半導体を材料とした赤外線発光ダイオードが知られており、赤外線発光ダイオードはセンサ等の領域で広く利用されている。
しかし、GaAs系化合物半導体発光ダイオードは、温度特性が悪く、汎用性が低い等の問題があった。さらに、GaAs系化合物半導体を材料とした赤外線発光ダイオードは、製造条件の微妙な変化により製品間で発光波長の振れが生じ、所定の発光波長を得るためには、赤外線発光ダイオードの収率が下がり価格が高くなるという問題もあった。そのため、これらの問題を解決し得るより良い赤外発光装置が望まれていた。そこで、汎用性が高いGaN系化合物半導体発光ダイオード素子と赤外発光蛍光体とを組み合わせて赤外発光装置を作製する試みがなされている。
2. Description of the Related Art Infrared light emitting diodes made of GaAs-based compound semiconductors are known as light emitting devices that emit infrared light, and infrared light emitting diodes are widely used in the field of sensors and the like.
However, GaAs-based compound semiconductor light-emitting diodes have problems such as poor temperature characteristics and low versatility. Furthermore, infrared light-emitting diodes made of GaAs-based compound semiconductors have problems such as fluctuations in emission wavelength between products due to subtle changes in manufacturing conditions, and in order to obtain a specified emission wavelength, the yield of infrared light-emitting diodes decreases and the price increases. Therefore, a better infrared light-emitting device that can solve these problems has been desired. Therefore, attempts have been made to manufacture an infrared light-emitting device by combining a GaN-based compound semiconductor light-emitting diode element, which is highly versatile, with an infrared light-emitting phosphor.

特許文献1は、GaN系化合物半導体青色発光ダイオード素子と、青色光を吸収して黄色および赤外光を発するYAG:Ce,Er系蛍光体と、紫外光または可視光を通さないためのフィルタからなる発光装置が開示されている。
また、特許文献2には、光源上に赤外線発光蛍光体材料を使用した赤外線発光LEDが開示されている。具体的には、イットリウムガリウムガーネット(YGG)中に、増感剤としてCrを使用し、発光イオンとしてNd、Yb、Erを使用した赤外線発光蛍光体材料と、660nmで発光するLED素子とを組み合わせた例が示されている。
Patent Document 1 discloses a light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor blue light emitting diode element, a YAG:Ce, Er-based phosphor that absorbs blue light and emits yellow and infrared light, and a filter that blocks ultraviolet light or visible light.
Patent Document 2 discloses an infrared emitting LED using an infrared emitting phosphor material on the light source. Specifically, the document shows an example of combining an infrared emitting phosphor material using Cr as a sensitizer and Nd, Yb, and Er as luminescent ions in yttrium gallium garnet (YGG) with an LED element that emits light at 660 nm.

一方で、特許文献3には特定の認証システムに用いられる発光化合物として、磁気特性と赤外発光特性を併せ持つ赤外発光材料YAG:Fe,Erに関する記載がある。 On the other hand, Patent Document 3 describes an infrared emitting material, YAG:Fe,Er, which has both magnetic properties and infrared emitting properties, as a luminescent compound used in a specific authentication system.

また、別の赤外線発光蛍光体の例として、非特許文献1には、LaMgAl1119を母体結晶とし、Cr3+を付活した蛍光体が692nmで発光を呈することが開示されている。
非特許文献2には、LaGaGe16を母体結晶とし、Cr3+を付活した蛍光材料が700nmでの発光を呈する材料として開示されている。
また、別の赤外線発光蛍光体の例として、非特許文献3には、LaMgAl1119を母体結晶とし、Cr3+およびNd3+を共付活した蛍光体が1060nmおよび1080nmで発光を呈することが開示されている。
一方で、非特許文献4には、LaMgAl1119を母体結晶とし、Tm3+およびDy3+を共付活した蛍光材料が450nmおよび570nmでの可視光発光を呈する材料として開示されている。
さらに、非特許文献5には、フッ化ゲルマニウムガラスにCr3+およびTm3+を共付活した赤外線発光材料が開示されている。
As another example of an infrared emitting phosphor, Non-Patent Document 1 discloses a phosphor having LaMgAl 11 O 19 as a host crystal and activated with Cr 3+ , which emits light at 692 nm.
Non-Patent Document 2 discloses a fluorescent material having La 3 GaGe 5 O 16 as a host crystal and activated with Cr 3+ , as a material that emits light at 700 nm.
As another example of an infrared emitting phosphor, Non-Patent Document 3 discloses a phosphor having LaMgAl 11 O 19 as a host crystal and co-activated with Cr 3+ and Nd 3+ , which emits light at 1060 nm and 1080 nm.
On the other hand, Non-Patent Document 4 discloses a fluorescent material having LaMgAl 11 O 19 as a host crystal and co-activated with Tm 3+ and Dy 3+ as a material that emits visible light at 450 nm and 570 nm.
Furthermore, Non-Patent Document 5 discloses an infrared emitting material in which germanium fluoride glass is co-activated with Cr 3+ and Tm 3+ .

特開2011-233586号公報JP 2011-233586 A 特開2012-531043号公報JP 2012-531043 A 特表2013-508809号公報JP 2013-508809 A

Materials Research Bulletin, 60: 397-400 (2014)Materials Research Bulletin, 60: 397-400 (2014) Optical Materials Express, 6: 1247-1255 (2016)Optical Materials Express, 6: 1247-1255 (2016) Materials Research Bulletin, 74: 9-14 (2016)Materials Research Bulletin, 74: 9-14 (2016) J. Am. Ceram. Soc., 98(3): 788-794 (2015)J. Am. Ceram. Soc., 98(3): 788-794 (2015) AIP ADVANCES 4, 107145 (2014)AIP ADVANCES 4, 107145 (2014)

特許文献1に開示された赤外発光蛍光体であるYAG:Ce,Erでは、発光波長が1500nm付近であるため、検出器の受光素子であるSiが検出できる範囲より長波長過ぎて受光しても検出器で検知できないという課題があった。また、本蛍光体は青色でしか励起できないという課題があった。さらに、可視光を強く発する蛍光体を用いているため、赤外光のみが得られる発光装置を作製するためにはフィルタなどの手段を用いる必要があり、発光装置としての構造が複雑になるという課題があった。 The infrared-emitting phosphor YAG:Ce,Er disclosed in Patent Document 1 has an emission wavelength of around 1500 nm, which means that even if the light received is a wavelength longer than the range that the Si light-receiving element of the detector can detect, it cannot be detected by the detector. There is also the problem that this phosphor can only be excited by blue light. Furthermore, because a phosphor that strongly emits visible light is used, it is necessary to use means such as a filter to create a light-emitting device that can only obtain infrared light, which creates the problem of a complex structure for the light-emitting device.

特許文献2で用いられた赤外線発光蛍光体材料では、すべて波長1000nm以上の領域で発光しており、Si検出器の検出感度が低い波長域で発光するという課題があった。また、増感剤や発光イオンとして蛍光体関連の技術文献で一般的に知られている遷移金属元素と希土類元素の種類が列挙されているだけで、どの増感剤と発光イオンを組み合わせれば目的に合う励起特性と発光特性を有する蛍光体を得ることができるか全く不明である。 The infrared-emitting phosphor materials used in Patent Document 2 all emit light in the wavelength region of 1000 nm or more, which poses the problem of emitting light in a wavelength region where the detection sensitivity of Si detectors is low. In addition, the technical literature related to phosphors only lists types of transition metal elements and rare earth elements that are generally known as sensitizers and luminescent ions, and it is completely unclear which sensitizers and luminescent ions should be combined to obtain a phosphor with excitation and emission characteristics suited to the purpose.

特許文献3に記載の赤外発光材料では、Feといった磁気特性を併せ持つための元素がホスト格子に非常に多く含まれており、発光特性が著しく低下するという課題があった。また、Erの発光は1500nm付近であるため、前述したように検出器の検出範囲より長波長過ぎて検出器で検知できない課題があった。 The infrared emitting material described in Patent Document 3 has an issue in that the host lattice contains a very large amount of elements such as Fe, which also has magnetic properties, resulting in a significant decrease in luminescence properties. In addition, because the emission of Er is around 1500 nm, as mentioned above, the wavelength is longer than the detection range of the detector and cannot be detected by the detector.

非特許文献1および2に記載の赤外発光蛍光体では、発光波長が692nmおよび700nmであるため、可視光との区別がつきにくいという課題があった。従来知られているCr3+を付活イオンとする蛍光体は、通常、可視光発光の影響を受けず、Si検出器での検知に適した波長域での発光を呈するものは知られておらず、赤外発光装置に適した蛍光体とは言えなかった。 The infrared-emitting phosphors described in Non-Patent Documents 1 and 2 have emission wavelengths of 692 nm and 700 nm, and therefore have a problem in that they are difficult to distinguish from visible light. Conventionally known phosphors using Cr 3+ as an activator ion are generally not affected by visible light emission, and none of them are known to emit light in a wavelength range suitable for detection by a Si detector, and therefore they cannot be said to be suitable for infrared light-emitting devices.

非特許文献3に記載の赤外発光蛍光体では、その発光波長が1000nm以上であるため、検出器の受光素子であるSiが検出できる範囲より長波長過ぎて受光しても検出器で検知できないという課題があった。 The infrared-emitting phosphor described in Non-Patent Document 3 has an emission wavelength of 1000 nm or more, so there is a problem that the detector cannot detect light that is longer than the range that the Si light-receiving element of the detector can detect.

非特許文献4に記載の発光材料は、その発光波長が450nm、570nmであり、紫外励起して可視発光する白色用途の発光材料であるために、青色発光ダイオードなどと組み合わせた可視励起ができず、さらに赤外発光用途に使えない。 The luminescent materials described in Non-Patent Document 4 have emission wavelengths of 450 nm and 570 nm, and are luminescent materials for white light applications that emit visible light upon ultraviolet excitation. Therefore, they cannot be excited into visible light when combined with blue light-emitting diodes, and furthermore cannot be used for infrared emission applications.

非特許文献5に記載の赤外発光材料では、その発光波長が1500nm、1800nmであるため、検出器の受光素子であるSiが検出できる範囲より長波長過ぎて受光しても検出器で検知できないという課題があった。さらに、母体としてガラスを用いているため、単一結晶における、結晶構造内での付活イオンの挙動が予測できない。よって、他の単一結晶を母体とした場合の、これらの付活イオンの組合せによる励起特性と発光特性は予測できない。 The infrared emitting material described in Non-Patent Document 5 has an emission wavelength of 1500 nm or 1800 nm, so there is a problem that the detector cannot detect the received light even if the wavelength is longer than the range that the detector's light receiving element, Si, can detect. Furthermore, because glass is used as the host, the behavior of the activation ions within the crystal structure of the single crystal cannot be predicted. Therefore, when other single crystals are used as the host, the excitation characteristics and emission characteristics of the combination of these activation ions cannot be predicted.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、Si検出器の感度が高い波長域で発光する新規な赤外発光蛍光体、および紫外光または可視光の波長域で発光する半導体
発光素子と該赤外発光蛍光体とを含む赤外発光装置の提供を課題とする。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and has an object to provide a novel infrared-emitting phosphor that emits light in a wavelength range for which a Si detector has high sensitivity, and an infrared-emitting device that includes a semiconductor light-emitting element that emits light in the ultraviolet or visible wavelength range, and the infrared-emitting phosphor.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、Si検出器の感度が高い波長域で赤外発光する赤外発光蛍光体であり、紫外、青色、緑色、赤色のいずれの半導体発光素子からの発光によっても励起される赤外発光蛍光体を発見し、これにより上記課題を解決しうることを見出して本発明に到達した。
すなわち、本発明の要旨は以下の[1]~[22]に存する。
〔1〕紫外光または可視光を発する半導体発光素子と、該半導体発光素子から発せられた紫外光または可視光を吸収し赤外領域で発光する蛍光体とを含む発光装置であり、該赤外領域で発光する蛍光体の赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでの間にあって、該発光ピークの波形の半値幅が60nm未満であることを特徴とする発光装置。
〔2〕前記赤外領域で発光する蛍光体が、付活元素として、少なくともTmまたはCrを含む、〔1〕に記載の発光装置。
〔3〕前記赤外領域で発光する蛍光体が、付活元素として、少なくともTmを含み、さらに希土類金属元素および遷移金属元素からなる群から選ばれる元素のうち少なくとも一つの元素を含む、〔1〕または〔2〕に記載の発光装置。
〔4〕前記希土類金属元素および遷移金属元素からなる群から選ばれる少なくとも一つの元素が、Cr、Mn、SmおよびCuのうち少なくとも一つの元素である、〔3〕に記載の発光装置。
〔5〕前記希土類金属元素および遷移金属元素からなる群から選ばれる少なくとも一つの元素がCrである、〔4〕に記載の発光装置。
〔6〕前記赤外領域で発光する蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率(%)が、波長700から800nmまでの間における最小の反射率(%)よりも低く、その差が20%以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の発光装置。
〔7〕前記半導体発光素子から発せられた紫外光または可視光の発光ピーク波長が、波長300から700nmまでの間にある、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の発光装置。
〔8〕下記式(1-2)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から950nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする、蛍光体。
(M1a-bM2(M3c-dM412 ・・・(1-2)
ただし、M1は、希土類金属元素(ただし、TmおよびScを除く。)およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、M2は、Tmを必須とする、前記希土類金属元素としてのM1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、Scを除く。)を示し、M3は、B、Al、Ga、In、Sc、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、およびHfから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、M4は、CrおよびMnから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、Oは、酸素を示し、0<a<1、0<b≦0.5、0<c<1、0<d≦0.5である。
〔9〕前記結晶相がガーネット構造を有する結晶相である、〔8〕に記載の蛍光体。
〔10〕下記式(2-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から950nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする、蛍光体。
(A11-aA2(A31-bA4 ・・・(2-1)
ただし、A1は、Tm以外の希土類金属元素およびMg以外のアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、A2は、TmまたはNdを必須とする、前記希土類金属元素としてのA1とは異なる一つ以上の金属元素を示し、A3は、Mg、Co、およびZnから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、A4は、CrまたはMnを必須とする、Cr、Mn、Ni、Fe、およびCuから選ばれる一つ以上の金属元素と、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、およびHfから選ばれる一つ以
上の金属元素とを含む、二つ以上の金属元素を示し、Oは、酸素を示し、0<a≦0.5、0<b≦0.75である。
〔11〕前記結晶相がダブルペロブスカイト構造を有する結晶相である、〔10〕に記載の蛍光体。
〔12〕前記式(2-1)において、A4がMnおよびGeを含む二つ以上の金属元素である、〔10〕または〔11〕に記載の蛍光体。
〔13〕下記式(3-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から1000nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする、蛍光体。
(D11-a―bD2D3)(D41-aD511+a-cD6)O19 ・・・(3-1)
ただし、D1は、希土類金属元素(ただし、TmおよびScを除く。)から選ばれる一つ以上の希土類金属元素を示し、D2は、Ca、Sr、およびBaから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、D3は、Tmを必須とする、希土類金属元素としてのD1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、Scを除く。)を示し、D4は、MgおよびZnから選ばれる一つ以上の金属元素を含み、D5は、Al、Ga、In、およびScから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、D6は、Cr、Mn、Ni、Fe、およびCuから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、Oは、酸素を示し、0≦a≦0.99、0<b≦0.2、0<c≦2.2である。
〔14〕前記結晶相がマグネットプランバイト構造を有する結晶相である、〔13〕に記載の蛍光体。
〔15〕前記式(3-1)において、D6が少なくともCrを含む、〔13〕または〔14〕に記載の蛍光体。
〔16〕下記式(4-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長700から1000nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする、蛍光体。
E1(E21-aE315 ・・・(4-1)
ただし、E1は、希土類金属元素、ならびにCa、Sr、およびBaからなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、E2は、Al、Ga、In、Sc、Y、Ti、Zr、Si、Ge、Sn、Mg、Zn、V、Nb、Ta、Mo、およびWから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、E3は、遷移金属元素から選ばれる、E2とは異なる一つ以上の金属元素を示し、Oは、酸素を示し、0<a<0.2である。
〔17〕前記結晶相が六方晶ペロブスカイト構造を有する結晶相である、〔16〕に記載の蛍光体。
〔18〕前記式(4-1)において、E2が少なくともAlを含む、〔16〕または〔17〕に記載の蛍光体。
〔19〕前記式(4-1)において、E3が少なくともCrを含む、〔16〕~〔18〕のいずれかに記載の蛍光体。
〔20〕母体結晶中に付活元素として2価のサマリウム(Sm)および3価のツリウム(Tm)を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長800から1000nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする、蛍光体。
〔21〕前記母体結晶が、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素、B、Al、Ga、Si、Ge、およびPから選ばれる一つ以上の金属元素、並びに、O、F、Cl、およびBrから選ばれる一つ以上の元素をさらに含む、〔20〕に記載の蛍光体。
〔22〕前記母体結晶が、下記式(5-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有する、〔20〕または〔21〕に記載の蛍光体。
G11-aG2G3 ・・・(5-1)
ただし、G1は、アルカリ土類金属元素から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、G2は、SmおよびTmを必須とする、希土類金属元素から選ばれる二つ以上の金属元素を示
し、G3は、B、Al、Ga、Si、GeおよびPから選ばれる二つ以上の金属元素を示し、Oは、酸素を示し、0<a<0.2であり、1.5<b<2.5である。
As a result of intensive research aimed at solving the above-mentioned problems, the inventors discovered an infrared-emitting phosphor that emits infrared light in a wavelength range for which a Si detector has high sensitivity, and that can be excited by light emitted from any of ultraviolet, blue, green and red semiconductor light-emitting elements, and found that this could solve the above-mentioned problems, thereby arriving at the present invention.
That is, the gist of the present invention lies in the following [1] to [22].
[1] A light-emitting device including a semiconductor light-emitting element that emits ultraviolet light or visible light, and a phosphor that absorbs the ultraviolet light or visible light emitted from the semiconductor light-emitting element and emits light in the infrared region, wherein the phosphor that emits light in the infrared region has an emission peak wavelength in the infrared region between 700 and 1000 nm, and the half-width of the waveform of the emission peak is less than 60 nm.
[2] The light emitting device according to [1], wherein the phosphor that emits light in the infrared region contains at least Tm or Cr as an activation element.
[3] The light-emitting device according to [1] or [2], wherein the phosphor that emits light in the infrared region contains at least Tm as an activator element, and further contains at least one element selected from the group consisting of rare earth metal elements and transition metal elements.
[4] The light emitting device according to [3], wherein the at least one element selected from the group consisting of rare earth metal elements and transition metal elements is at least one element of Cr, Mn, Sm, and Cu.
[5] The light emitting device according to [4], wherein the at least one element selected from the group consisting of rare earth metal elements and transition metal elements is Cr.
[6] The light emitting device according to any one of [1] to [5], wherein the minimum reflectance (%) of the phosphor emitting light in the infrared region in the wavelength range of 350 to 700 nm is lower than the minimum reflectance (%) in the wavelength range of 700 to 800 nm, and the difference is 20% or more.
[7] The light emitting device according to any one of [1] to [6], wherein the peak emission wavelength of ultraviolet light or visible light emitted from the semiconductor light emitting element is between 300 and 700 nm.
[8] A phosphor comprising a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (1-2), absorbing ultraviolet or visible light, and having an emission peak wavelength in the range of 750 to 950 nm:
(M1 a-b M2 b ) 3 (M3 c-d M4 d ) 5 O 12 ... (1-2)
Here, M1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements (excluding Tm and Sc) and alkaline earth metal elements, M2 represents one or more rare earth metal elements (excluding Sc) different from M1 as the rare earth metal element, which essentially requires Tm, M3 represents one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Sc, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, and Hf, M4 represents one or more metal elements selected from Cr and Mn, and O represents oxygen, and 0<a<1, 0<b≦0.5, 0<c<1, 0<d≦0.5.
[9] The phosphor according to [8], wherein the crystal phase has a garnet structure.
[10] A phosphor comprising a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (2-1), absorbing ultraviolet or visible light, and having an emission peak wavelength in the range of 750 to 950 nm:
(A1 1-a A2 a ) 2 (A3 1-b A4 b ) 2 O 6 ... (2-1)
wherein A1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements other than Tm and alkaline earth metal elements other than Mg, A2 represents one or more metal elements different from A1 as the rare earth metal element, essentially consisting of Tm or Nd, A3 represents one or more metal elements selected from Mg, Co, and Zn, A4 represents two or more metal elements including one or more metal elements selected from Cr, Mn, Ni, Fe, and Cu, essentially consisting of Cr or Mn, and one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, and Hf, and O represents oxygen, 0<a≦0.5, 0<b≦0.75.
[11] The phosphor according to [10], wherein the crystal phase has a double perovskite structure.
[12] The phosphor according to [10] or [11], wherein in the formula (2-1), A4 is two or more metal elements including Mn and Ge.
[13] A phosphor comprising a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (3-1), absorbing ultraviolet or visible light, and having an emission peak wavelength in the range of 750 to 1000 nm:
(D1 1-a-b D2 a D3 b ) (D4 1-a D5 11+a-c D6 c ) O 19 ... (3-1)
wherein D1 represents one or more rare earth metal elements selected from rare earth metal elements (excluding Tm and Sc), D2 represents one or more metal elements selected from Ca, Sr, and Ba, D3 represents one or more rare earth metal elements (excluding Sc) different from D1 as a rare earth metal element, which essentially requires Tm, D4 includes one or more metal elements selected from Mg and Zn, D5 represents one or more metal elements selected from Al, Ga, In, and Sc, D6 represents one or more metal elements selected from Cr, Mn, Ni, Fe, and Cu, and O represents oxygen, with 0≦a≦0.99, 0<b≦0.2, and 0<c≦2.2.
[14] The phosphor according to [13], wherein the crystal phase is a crystal phase having a magnetoplumbite structure.
[15] The phosphor according to [13] or [14], wherein in the formula (3-1), D6 contains at least Cr.
[16] A phosphor comprising a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (4-1), absorbing ultraviolet or visible light, and having an emission peak wavelength in the range of 700 to 1000 nm:
E1 5 (E2 1-a E3 a ) 4 O 15 ... (4-1)
Here, E1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements, Ca, Sr, and Ba; E2 represents one or more metal elements selected from Al, Ga, In, Sc, Y, Ti, Zr, Si, Ge, Sn, Mg, Zn, V, Nb, Ta, Mo, and W; E3 represents one or more metal elements different from E2 selected from transition metal elements; O represents oxygen, and 0<a<0.2.
[17] The phosphor according to [16], wherein the crystal phase has a hexagonal perovskite structure.
[18] The phosphor according to [16] or [17], wherein, in the formula (4-1), E2 contains at least Al.
[19] The phosphor according to any one of [16] to [18], wherein, in the formula (4-1), E3 contains at least Cr.
[20] A phosphor comprising a crystalline phase having divalent samarium (Sm) and trivalent thulium (Tm) as activation elements in a host crystal, absorbing ultraviolet or visible light, and having an emission peak wavelength in the range of 800 to 1000 nm.
[21] The phosphor according to [20], wherein the host crystal further contains one or more metal elements selected from the group consisting of alkali metal elements and alkaline earth metal elements, one or more metal elements selected from B, Al, Ga, Si, Ge, and P, and one or more elements selected from O, F, Cl, and Br.
[22] The phosphor according to [20] or [21], wherein the host crystal contains a crystal phase having a chemical composition represented by the following formula (5-1):
G1 1-a G2 a G3 b O 5 ... (5-1)
Here, G1 represents one or more metal elements selected from alkaline earth metal elements, G2 represents two or more metal elements selected from rare earth metal elements, essentially including Sm and Tm, G3 represents two or more metal elements selected from B, Al, Ga, Si, Ge, and P, O represents oxygen, and 0<a<0.2 and 1.5<b<2.5.

本発明によれば、Si検出器の検出感度が高い波長域で発光する新規な赤外発光蛍光体、具体的には、赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでの間にあって、該発光ピークの波形の半値幅が60nm未満である新規な赤外発光蛍光体、および紫外光または可視光の波長域で発光する半導体発光素子と該赤外発光蛍光体とを含む赤外発光装置を提供しうる。また、フィルタなどの複雑な構成をとらずとも所望の赤外発光のみが得られる発光装置を提供することができる。
前記赤外発光蛍光体は、所望の赤外波長を発光し、それ以外の波長の発光が極めて少ない蛍光体であるため、発光効率の高い蛍光体である。加えて、赤外発光蛍光体の発光波長は付活元素の種類で決まり、変化しないので、該赤外発光蛍光体を発光装置に用いた場合に、発光装置間で波長の振れを生ずることなく、所定の発光波長で発光する赤外発光装置を安価で提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a novel infrared-emitting phosphor that emits light in a wavelength range where the detection sensitivity of a Si detector is high, specifically, a novel infrared-emitting phosphor whose emission peak wavelength in the infrared range is between 700 and 1000 nm and whose waveform half-width of the emission peak is less than 60 nm, and an infrared light-emitting device including a semiconductor light-emitting element that emits light in the ultraviolet or visible wavelength range and the infrared-emitting phosphor.It is also possible to provide a light-emitting device that can obtain only the desired infrared emission without using a complicated configuration such as a filter.
The infrared light-emitting phosphor emits infrared light at a desired wavelength and emits very little light at other wavelengths, and therefore has high luminous efficiency. In addition, the emission wavelength of the infrared light-emitting phosphor is determined by the type of activation element and does not change, so that when the infrared light-emitting phosphor is used in a light-emitting device, it is possible to provide an infrared light-emitting device that emits light at a predetermined emission wavelength at low cost without causing wavelength fluctuation between light-emitting devices.

実施例1-1および比較例1-1の蛍光体の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectra of the phosphors of Example 1-1 and Comparative Example 1-1. 実施例1-1および比較例1-1の蛍光体の励起スペクトルを示す。1 shows the excitation spectra of the phosphors of Example 1-1 and Comparative Example 1-1. 実施例1-1の蛍光体のXRDパターンを示す。1 shows an XRD pattern of the phosphor of Example 1-1. 実施例1-2の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectrum of Example 1-2. 実施例2-1および比較例2-1の蛍光体の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectra of the phosphors of Example 2-1 and Comparative Example 2-1. 実施例2-1および比較例2-1の蛍光体の励起スペクトルを示す。2 shows the excitation spectra of the phosphors of Example 2-1 and Comparative Example 2-1. 実施例2-1の蛍光体のXRDパターンを示す。1 shows an XRD pattern of the phosphor of Example 2-1. 実施例2-2の蛍光体の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectrum of the phosphor of Example 2-2. 実施例2-2の蛍光体の励起スペクトルを示す。1 shows the excitation spectrum of the phosphor of Example 2-2. 実施例2-2の蛍光体のXRDパターンを示す。1 shows an XRD pattern of the phosphor of Example 2-2. 実施例2-3の発光装置の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectrum of the light emitting device of Example 2-3. 実施例2-4の発光装置の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectrum of the light emitting device of Example 2-4. 実施例3-1の蛍光体の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectrum of the phosphor of Example 3-1. 実施例3-1の蛍光体の励起スペクトルを示す。1 shows the excitation spectrum of the phosphor of Example 3-1. 実施例3-1の蛍光体のXRDパターンを示す。1 shows an XRD pattern of the phosphor of Example 3-1. 実施例4-1の蛍光体の発光スペクトルを示す。1 shows the emission spectrum of the phosphor of Example 4-1. 実施例4-1の蛍光体の励起スペクトルを示す。1 shows the excitation spectrum of the phosphor of Example 4-1. 実施例4-1の蛍光体のXRDパターンを示す。1 shows an XRD pattern of the phosphor of Example 4-1. 実施例5-1の蛍光体の励起スペクトル(点線)と発光スペクトル(実線)を示す。1 shows the excitation spectrum (dotted line) and emission spectrum (solid line) of the phosphor of Example 5-1. 実施例5-1の蛍光体のXRDパターンを示す。1 shows an XRD pattern of the phosphor of Example 5-1.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。
なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書中の蛍光体の組成式において、各組成式の区切りは読点(、)で区切って表わす。また、カンマ(,)で区切って複数の元素を列記する場合には、列記された元素のうち一種又は二種以上を任意の組み合わせ及び組成で含有していてもよいことを示している。
Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the contents described below, and can be implemented with any modifications within the scope of the present invention.
In this specification, a numerical range expressed using "~" means a range including the numerical values written before and after "~" as the lower and upper limits. In addition, in the composition formula of the phosphor in this specification, each composition formula is separated by a comma (,). In addition, when multiple elements are listed separated by a comma (,), it indicates that one or more of the listed elements may be contained in any combination and composition.

{蛍光体}
本発明の第一の実施態様に係る蛍光体は、半導体発光素子から発せられた紫外光または可視光を吸収し赤外領域で発光する赤外蛍光体であり、赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでの間にあることを特徴とする。尚、本明細書では、本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を「赤外蛍光体」や「赤外発光蛍光体」と称することがある。
ここで、赤外領域における発光ピークとは、波長730nmから1000nmまでの間における発光ピークのうち最も大きい発光ピークを意味する。よって、赤外領域における発光ピーク波長とは、波長730nmから1000nmまでの間における発光ピークのうち最も大きい発光ピークを生ずる波長を意味する。
また、本明細書において紫外光とは、波長400nm未満の光を意味し、可視光とは、波長400nm~700nmの光を意味する。
{Phosphor}
The phosphor according to the first embodiment of the present invention is an infrared phosphor that absorbs ultraviolet light or visible light emitted from a semiconductor light emitting element and emits light in the infrared region, and is characterized in that the emission peak wavelength in the infrared region is between 700 and 1000 nm. In this specification, the phosphor according to the first embodiment of the present invention may be referred to as an "infrared phosphor" or an "infrared emitting phosphor".
Here, the emission peak in the infrared region means the largest emission peak among the emission peaks in the wavelength range from 730 nm to 1000 nm. Therefore, the emission peak wavelength in the infrared region means the wavelength at which the largest emission peak occurs among the emission peaks in the wavelength range from 730 nm to 1000 nm.
In this specification, ultraviolet light means light with a wavelength of less than 400 nm, and visible light means light with a wavelength of 400 nm to 700 nm.

[発光スペクトル]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体は、ピーク波長300nm以上、700nm以下または650nm以下の光で励起して発光スペクトルを測定した場合に、以下の特徴を有することが好ましい。尚、該ピーク波長とは、波長300nm以上、700nm以下または650nm以下までの間における発光ピークのうち最も大きい発光ピークを生ずる波長をいう。
[Emission spectrum]
The infrared phosphor according to the first embodiment preferably has the following characteristics when the emission spectrum is measured by exciting the phosphor with light having a peak wavelength of 300 nm or more, 700 nm or less, or 650 nm or less. The peak wavelength refers to the wavelength at which the largest emission peak occurs among emission peaks having wavelengths of 300 nm or more, 700 nm or less, or 650 nm or less.

上述の発光スペクトルにおける発光ピーク波長λp(nm)は、通常700nm以上、好ましくは730nm以上、より好ましくは750nm以上、それより好ましくは770nm以上、更に好ましくは780nm以上、よりさらに好ましくは800nm以上、また通常1000nm以下、好ましくは950nm以下、より好ましくは940nm以下、更に好ましくは930nm以下、より更に好ましくは900nm以下、なおより更に好ましくは880nm以下、格段に好ましくは870nm以下、より格段に好ましくは850nm以下である。
上記範囲内であると、好適な赤外発光を有する点で好ましい。
The emission peak wavelength λp (nm) in the above-mentioned emission spectrum is usually 700 nm or more, preferably 730 nm or more, more preferably 750 nm or more, even more preferably 770 nm or more, even more preferably 780 nm or more, still more preferably 800 nm or more, and usually 1000 nm or less, preferably 950 nm or less, more preferably 940 nm or less, even more preferably 930 nm or less, still more preferably 900 nm or less, still more preferably 880 nm or less, still more preferably 870 nm or less, and still more preferably 850 nm or less.
A value within the above range is preferred in terms of providing suitable infrared emission.

また第一の実施態様に係る赤外蛍光体は、赤外領域における発光ピークの波形の半値幅が、好ましくは100nm以下、より好ましくは80nm以下、更に好ましくは60nm以下、より更に好ましくは60nm未満、なおより更に好ましくは50nm以下、また好ましくは1nm以上の範囲である。
赤外領域における発光ピークの波形の半値幅が、上記範囲内であると、赤外蛍光体から発せられた赤外発光を検出する受光素子との整合性が高い傾向にあるため好ましい。加えて、所望の発光波長での発光強度が特に高くなる傾向にあるため好ましい。
Furthermore, the infrared phosphor according to the first embodiment has a half-width of the waveform of an emission peak in the infrared region that is preferably 100 nm or less, more preferably 80 nm or less, even more preferably 60 nm or less, still more preferably less than 60 nm, even more preferably 50 nm or less, and preferably 1 nm or more.
When the half-width of the waveform of the emission peak in the infrared region is within the above range, it is preferable because it tends to be highly compatible with a light receiving element that detects infrared emission emitted from the infrared phosphor, and it is also preferable because it tends to have a particularly high emission intensity at a desired emission wavelength.

なお、上記の赤外蛍光体をピーク波長300nm以上、700nm以下または650nm以下の光で励起するには、例えば、キセノン光源を用いることができる。また第一の実施態様で得られる蛍光体の発光スペクトルの測定は、例えば、蛍光分光光度計F-4500やF-7000(日立製作所製)等を用いて行うことができる。赤外領域における発光ピーク波長および発光ピークの波形の半値幅は、得られる発光スペクトルから算出することができる。
赤外領域における発光ピークの波形の半値幅は、波長700から1000nmまでの間における発光ピークのうち最も大きい発光ピークの波形の半値幅を測定すればよいが、該最も大きい発光ピークが複数のピークと重なって観察される場合には、該最も大きい発光ピークに対して半値になる波長2点間を半値幅とする。たとえば、図1-1の実施例1-1の蛍光体の発光スペクトルにおいては、794nmにピークトップを有するピーク(黒色の三角で示したピーク)が該最も大きい発光ピークとなるところ、該発光ピークの半値(黒色の丸で示した点)となる波長の782.8nmと832.4nmとの2点間を測定して半値幅として算出した。
In addition, in order to excite the above infrared phosphor with light having a peak wavelength of 300 nm or more, 700 nm or less, or 650 nm or less, for example, a xenon light source can be used. Furthermore, the emission spectrum of the phosphor obtained in the first embodiment can be measured using, for example, a fluorescence spectrophotometer F-4500 or F-7000 (manufactured by Hitachi, Ltd.). The emission peak wavelength and the half-width of the emission peak waveform in the infrared region can be calculated from the obtained emission spectrum.
The half-width of the waveform of the emission peak in the infrared region may be measured by measuring the half-width of the waveform of the largest emission peak among the emission peaks between wavelengths 700 and 1000 nm, but when the largest emission peak is observed overlapping with multiple peaks, the half-width is the interval between two wavelengths at half the value of the largest emission peak. For example, in the emission spectrum of the phosphor of Example 1-1 in FIG. 1-1, the peak having a peak top at 794 nm (peak indicated by a black triangle) is the largest emission peak, and the half-width was calculated by measuring the interval between two wavelengths at 782.8 nm and 832.4 nm at half the value of the emission peak (point indicated by a black circle).

[励起スペクトル]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体は、通常300nm以上、好ましくは350nm以上、より好ましくは400nm以上、また、通常700nm以下、好ましくは650nm以下、より好ましくは600nm以下、更に好ましくは550nm以下の波長範囲に励起ピークを有する。即ち、近紫外から赤色領域ないし深赤色領域の光で励起される。
[Excitation spectrum]
The infrared phosphor according to the first embodiment has an excitation peak in a wavelength range of usually 300 nm or more, preferably 350 nm or more, more preferably 400 nm or more, and usually 700 nm or less, preferably 650 nm or less, more preferably 600 nm or less, and even more preferably 550 nm or less. That is, it is excited by light in the near ultraviolet to red to deep red region.

[量子効率・吸収効率]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体における外部量子効率(η)は、通常3%以上、好ましくは4%以上、より好ましくは6%以上、更に好ましくは25%以上、より更に好ましくは40%以上、なおより更に好ましくは50%以上である。外部量子効率は高いほど蛍光体の発光効率が高くなるため好ましい。
第一の実施態様に係る赤外蛍光体における内部量子効率(η)は、通常5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、更に好ましくは20%以上、より更に好ましくは30%以上、なおより更に好ましくは50%以上、格段に好ましくは70%以上、より格段に好ましくは90%以上である。内部量子効率は、赤外蛍光体が吸収した励起光の光子数に対する発光した光子数の比率を意味する。このため、内部量子効率が高いほど赤外蛍光体の発光効率や発光強度が高くなるため好ましい。
[Quantum efficiency/absorption efficiency]
The external quantum efficiency (η o ) of the infrared phosphor according to the first embodiment is usually 3% or more, preferably 4% or more, more preferably 6% or more, even more preferably 25% or more, still more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more. The higher the external quantum efficiency, the higher the luminous efficiency of the phosphor, which is therefore preferable.
The internal quantum efficiency (η i ) in the infrared phosphor according to the first embodiment is usually 5% or more, preferably 10% or more, more preferably 15% or more, even more preferably 20% or more, even more preferably 30% or more, even more preferably 50% or more, much more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more. The internal quantum efficiency means the ratio of the number of emitted photons to the number of photons of excitation light absorbed by the infrared phosphor. Therefore, the higher the internal quantum efficiency, the higher the luminous efficiency and luminous intensity of the infrared phosphor, which is preferable.

第一の実施態様に係る赤外蛍光体における吸収効率は、通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは35%以上、より更に好ましくは40%以上、なおより更に好ましくは50%以上、格段に好ましくは60%以上である。吸収効率が高いほど、蛍光体の発光効率が高く、赤外蛍光体の使用量が少なくなるため好ましい。 The absorption efficiency of the infrared phosphor according to the first embodiment is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, even more preferably 35% or more, even more preferably 40% or more, even more preferably 50% or more, and most preferably 60% or more. The higher the absorption efficiency, the higher the luminous efficiency of the phosphor and the less the amount of infrared phosphor required, which is preferable.

[組成]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体は、所望の発光ピーク波長を有していれば、特にその組成は限定されない。なお、赤外蛍光体の組成は、一般的に知られる手法で確認することができる。例えば、蛍光X線分析、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分析、X線光電子分光分析などが挙げられる。
第一の実施態様に係る赤外蛍光体として、赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでとするためには、付活元素として、希土類金属元素および遷移金属元素から選ばれる元素を含むことが好ましく、より好ましくは希土類金属元素および遷移金属元素から選ばれる元素のうち少なくとも2つ以上の元素を含むことである。これは、半導体発光素子から発せられる紫外光または可視光を励起光として赤外蛍光体が発光する場合に、1種の付活元素のみでは所望の発光波長まで長波長化することが困難であることによる。そのため、付活元素として、増感剤として働く元素と、増感剤から供給されるエネルギーによって励起されて発光する発光イオンとして働く元素とを組み合わせて用いることが好ましい。また、付活元素としてTm、Cr、およびSmのうち少なくとも1つの元素を含むことが好ましい。
また、特に赤外領域における発光ピークの波形の半値幅を狭くして、所望の発光波長での発光強度が特に高い蛍光体を得やすいことから、以下の増感剤および発光イオンとして働く付活元素の中から適宜組み合わせることが好ましい。これにより、半導体発光素子からの励起エネルギーを損失することなく、発光効率の高い赤外蛍光体とすることができる。増感剤として働く元素としては、例えばCe、Eu、Cr、Mn、Cu、Smなどが挙げられる。また、発光イオンとして働く元素としては、例えばTm、Nd、Cr、Smなどが挙げられる。赤外蛍光体の発光ピークの波長の観点から、付活元素として、少なくともツリウム(Tm)を含み、さらに希土類金属元素および遷移金属元素から選ばれる元素のうち少なくとも1つの元素を含むことがより好ましい。これはTmが発光イオンとして働く元素として好ましいためである。
[composition]
The composition of the infrared phosphor according to the first embodiment is not particularly limited as long as it has a desired emission peak wavelength. The composition of the infrared phosphor can be confirmed by a commonly known method. For example, X-ray fluorescence analysis, high-frequency inductively coupled plasma (ICP) emission analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, etc. can be mentioned.
In order to make the infrared phosphor according to the first embodiment have an emission peak wavelength in the infrared region of 700 to 1000 nm, it is preferable to include an element selected from rare earth metal elements and transition metal elements as an activator element, and more preferably to include at least two elements selected from rare earth metal elements and transition metal elements. This is because, when the infrared phosphor emits light using ultraviolet light or visible light emitted from a semiconductor light-emitting element as excitation light, it is difficult to lengthen the emission wavelength to a desired wavelength with only one activator element. Therefore, it is preferable to use, as an activator element, a combination of an element that acts as a sensitizer and an element that acts as a light-emitting ion that is excited by the energy supplied from the sensitizer and emits light. It is also preferable to include at least one element of Tm, Cr, and Sm as an activator element.
In addition, since it is easy to obtain a phosphor with a particularly high emission intensity at a desired emission wavelength by narrowing the half-width of the waveform of the emission peak in the infrared region, it is preferable to appropriately combine the following sensitizers and activating elements that act as luminescent ions. This makes it possible to obtain an infrared phosphor with high luminous efficiency without losing excitation energy from the semiconductor light-emitting element. Examples of elements that act as sensitizers include Ce, Eu, Cr, Mn, Cu, and Sm. Examples of elements that act as luminescent ions include Tm, Nd, Cr, and Sm. From the viewpoint of the wavelength of the emission peak of the infrared phosphor, it is more preferable to include at least thulium (Tm) as an activating element, and further include at least one element selected from rare earth metal elements and transition metal elements. This is because Tm is preferable as an element that acts as a luminescent ion.

また、Tm以外の付活元素が、Cr、Mn、SmおよびCuのうち少なくとも1つの元素であることが好ましい。これらの元素は、紫外光から可視光の光を吸収し、Tmが発光イオンとして働くための増感剤として特に好ましく、Tmとの組み合わせにより高効率でエネルギー遷移が可能である。これらの中で付活元素が、TmとCrであることが最も好ましい組合せである。 The activating element other than Tm is preferably at least one of Cr, Mn, Sm, and Cu. These elements are particularly preferable as sensitizers that absorb light ranging from ultraviolet to visible light and allow Tm to function as a luminescent ion, and in combination with Tm, energy transition can be performed with high efficiency. Of these, the most preferable combination of activating elements is Tm and Cr.

[結晶構造]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体は、上記の記載に基づいて適切な元素を選択すれば、赤外蛍光体の結晶相を構成する格子結晶の元素の種類・組成や結晶構造に関わらず、所望の発光ピーク波長を有するように調整することができる。
第一の実施態様に係る赤外蛍光体は、結晶相として、種々の結晶構造を有することができ、例えば、ぺロブスカイト構造、ダブルぺロブスカイト構造、六方晶ぺロブスカイト構造、ガーネット構造、マグネットプランバイト構造等が挙げられる。
[Crystal structure]
By selecting appropriate elements based on the above description, the infrared phosphor according to the first embodiment can be adjusted to have a desired emission peak wavelength, regardless of the type and composition of elements of the lattice crystals constituting the crystalline phase of the infrared phosphor, or the crystal structure.
The infrared phosphor according to the first embodiment can have various crystal structures as a crystal phase, for example, a perovskite structure, a double perovskite structure, a hexagonal perovskite structure, a garnet structure, a magnetoplumbite structure, and the like.

[反射率]
波長変換効率の観点から、第一の実施態様に係る赤外領域で発光する蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率(%)は、波長700から800nmまでの間における最小の反射率(%)よりも低く、二つの最小の反射率の差は、通常20%以上、好ましくは30%以上であり、より好ましくは50%以上である。また、通常90%より小さい。
[Reflectance]
From the viewpoint of wavelength conversion efficiency, the minimum reflectance (%) of the phosphor emitting in the infrared region according to the first embodiment in the wavelength range of 350 to 700 nm is lower than the minimum reflectance (%) in the wavelength range of 700 to 800 nm, and the difference between the two minimum reflectances is usually 20% or more, preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and is usually less than 90%.

[好ましい態様1-1]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体として、下記式(1-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から950nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする蛍光体が挙げられる。該結晶相は、ガーネット構造を有する結晶相であることが好ましい。
(M1a-bM2(M3c-dM412 ・・・(1-1)
ただし、
M1は、希土類金属元素(ただし、TmおよびScを除く。)およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
M2は、前記希土類金属元素としてのM1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、Scを除く。)を示し、
M3は、B、Al、Ga、In、Sc、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、およびHfから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
M4は、Cr、Mn、Fe、Ni、およびCuから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0<a<1、0<b≦0.5、0<c<1、0<d≦0.5である。
[Preferred embodiment 1-1]
The infrared phosphor according to the first embodiment includes a phosphor that contains a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (1-1), absorbs ultraviolet light or visible light, and has an emission peak wavelength between 750 and 950 nm. The crystalline phase is preferably a crystalline phase having a garnet structure.
(M1 a-b M2 b ) 3 (M3 c-d M4 d ) 5 O 12 ... (1-1)
however,
M1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements (excluding Tm and Sc) and alkaline earth metal elements;
M2 represents one or more rare earth metal elements (excluding Sc) different from M1 as the rare earth metal element;
M3 represents one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Sc, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, and Hf;
M4 represents one or more metal elements selected from Cr, Mn, Fe, Ni, and Cu;
O represents oxygen;
0<a<1, 0<b≦0.5, 0<c<1, and 0<d≦0.5.

M1は、希土類金属元素(ただし、ツリウム(Tm)およびスカンジウム(Sc)を除く。)およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を表す。
希土類金属元素としては、イットリウム(Y)、ランタン(La)等が挙げられるが、原料の安さの理由から、少なくともYを含むことが好ましく、M1の50モル%以上がYであることがより好ましく、M1の80モル%以上がYあることがさらに好ましい。
アルカリ土類金属元素としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)が挙げられる。
尚、M1は、本態様に係る赤外蛍光体としての効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)などが挙げられる。
M1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements (excluding thulium (Tm) and scandium (Sc)) and alkaline earth metal elements.
Examples of rare earth metal elements include yttrium (Y) and lanthanum (La). In view of the low cost of the raw material, it is preferable to contain at least Y, more preferably 50 mol % or more of M1 is Y, and further preferably 80 mol % or more of M1 is Y.
Examples of alkaline earth metal elements include magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba).
In addition, M1 may be partially substituted with other elements, such as sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs), within the scope that does not impair the effect of the infrared phosphor according to this embodiment.

M2は、前記希土類金属元素としてのM1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、スカンジウム(Sc)を除く。)を表す。このような希土類金属元素としては、セリウム(Ce)、ユーロピウム(Eu)、ツリウム(Tm)が挙げられ、M1と異なる元素であれば特に限定されないが、赤外発光する理由から少なくとも、Tmを含むことが好ましく、M2の10モル%以上がTmであることがより好ましく、M2の50モル%以上がTmであることがさらに好ましい。 M2 represents one or more rare earth metal elements (excluding scandium (Sc)) different from M1 as the rare earth metal element. Such rare earth metal elements include cerium (Ce), europium (Eu), and thulium (Tm), and are not particularly limited as long as they are elements different from M1. However, it is preferable that at least Tm is included because of infrared emission, and it is more preferable that 10 mol % or more of M2 is Tm, and even more preferable that 50 mol % or more of M2 is Tm.

M3は、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、スカンジウム(Sc)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、およびハフニウム(Hf)から選ばれる一つ以上の金属元素を示す。増感剤を付活しやすい理由から、少なくともAlまたはGaを含むことが好ましく、M3の10モル%以上がAlおよび/またはGaであることがより好ましく、AlまたはGaであることがさらに好ましい。 M3 represents one or more metal elements selected from boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), scandium (Sc), silicon (Si), germanium (Ge), titanium (Ti), tin (Sn), zirconium (Zr), and hafnium (Hf). Because it is easy to activate the sensitizer, it preferably contains at least Al or Ga, and more preferably 10 mol % or more of M3 is Al and/or Ga, and even more preferably Al or Ga.

M4は、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、および銅(Cu)から選ばれる一つ以上の金属元素を示す。紫外光、可視光を吸収しやすい理由から、少なくともCrまたはMnを含むことが好ましく、M4の10モル%以上がCrおよび/またはMnであることが好ましく、CrまたはMnであることがさらに好ましい。また、Feなどの磁気特性を有する金属元素が50モル%以下であることが好ましい。 M4 represents one or more metal elements selected from chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), and copper (Cu). Because of their tendency to absorb ultraviolet and visible light, it is preferable that at least Cr or Mn is included, and it is preferable that 10 mol% or more of M4 is Cr and/or Mn, and it is even more preferable that it is Cr or Mn. In addition, it is preferable that the metal element having magnetic properties, such as Fe, is 50 mol% or less.

Oは、酸素を示し、本態様に係る赤外蛍光体の効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、硫黄(S)、窒素(N)などが挙げられる。 O represents oxygen, which may be partially substituted with other elements as long as the effect of the infrared phosphor according to this embodiment is not impaired. Examples of other elements include chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), sulfur (S), and nitrogen (N).

aは、M1の含有量を表し、その範囲は、通常0<a<1であり、下限値は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上、また上限値は、好ましくは0.999以下、より好ましくは0.990以下である。
bは、M2の含有量を表し、その範囲は、通常0<b≦0.5であり、下限値は、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、また上限値は、好ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下である。
cは、M3の含有量を示し、その範囲は、通常0<c<1であり、下限値は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上、また上限値は、好ましくは0.999以下、より好ましくは0.990以下である。
dは、M4の含有量を示し、その範囲は、通常0<d≦0.5であり、下限値は、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、また上限値は、好ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下である。
a represents the content of M1, and the range is usually 0<a<1, with the lower limit being preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 or more, and the upper limit being preferably 0.999 or less, more preferably 0.990 or less.
b represents the content of M2, and the range is usually 0<b≦0.5, with the lower limit being preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and the upper limit being preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less.
c indicates the content of M3, and the range is usually 0<c<1. The lower limit is preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 or more, and the upper limit is preferably 0.999 or less, more preferably 0.990 or less.
d indicates the content of M4, and the range is usually 0<d≦0.5. The lower limit is preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and the upper limit is preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less.

[好ましい態様1-2]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体の他の好ましい態様として、下記式(1-2)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から950nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする蛍光体が挙げられる。該結晶相は、ガーネット構造を有する結晶相であることが好ましい。
(M1a-bM2(M3c-dM412 ・・・(1-2)
ただし、
M1は、希土類金属元素(ただし、TmおよびScを除く。)およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
M2は、Tmを必須とする、前記希土類金属元素としてのM1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、Scを除く。)を示し、
M3は、B、Al、Ga、In、Sc、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、およびHfか
ら選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
M4は、CrおよびMnから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0<a<1、0<b≦0.5、0<c<1、0<d≦0.5である。
[Preferred embodiment 1-2]
Another preferred embodiment of the infrared phosphor according to the first embodiment is a phosphor that contains a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (1-2), absorbs ultraviolet or visible light, and has an emission peak wavelength between 750 and 950 nm. The crystalline phase is preferably a crystalline phase having a garnet structure.
(M1 a-b M2 b ) 3 (M3 c-d M4 d ) 5 O 12 ... (1-2)
however,
M1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements (excluding Tm and Sc) and alkaline earth metal elements;
M2 represents one or more rare earth metal elements (excluding Sc) different from M1 as the rare earth metal element, which essentially contains Tm;
M3 represents one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Sc, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, and Hf;
M4 represents one or more metal elements selected from Cr and Mn;
O represents oxygen;
0<a<1, 0<b≦0.5, 0<c<1, and 0<d≦0.5.

本態様では、下記M2及びM4の説明を除き、上記「好ましい態様1-1」の説明を援用する。
M2は、ツリウム(Tm)を必須とする、前記希土類金属元素としてのM1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、スカンジウム(Sc)を除く。)を表す。
このような希土類金属元素としては、セリウム(Ce)、ユーロピウム(Eu)が挙げられ、M1と異なる元素であれば特に限定されないが、赤外発光する理由からTmを必須とし、M2の10モル%以上がTmであることがより好ましく、M2の50モル%以上がTmであることがさらに好ましい。
M4は、クロム(Cr)およびマンガン(Mn)から選ばれる一つ以上の金属元素を示す。紫外光、可視光を吸収しやすい理由から、少なくともCrまたはMnを含むことが好ましく、M4の10モル%以上がCrおよび/またはMnであることが好ましく、CrまたはMnであることがさらに好ましい。また、鉄(Fe)などの磁気特性を有する金属元素が50モル%以下であることが好ましい。
In this embodiment, the explanation of the above "Preferred embodiment 1-1" is incorporated herein by reference, except for the explanation of M2 and M4 below.
M2 represents one or more rare earth metal elements (excluding scandium (Sc)) different from M1 as the rare earth metal element, essential for which is thulium (Tm).
Such rare earth metal elements include cerium (Ce) and europium (Eu), and are not particularly limited as long as they are an element different from M1. However, Tm is essential for the purpose of emitting infrared light, and it is more preferable that 10 mol % or more of M2 is Tm, and even more preferable that 50 mol % or more of M2 is Tm.
M4 represents one or more metal elements selected from chromium (Cr) and manganese (Mn). Because of the tendency to absorb ultraviolet light and visible light, it is preferable that at least Cr or Mn is included, and it is preferable that 10 mol % or more of M4 is Cr and/or Mn, and more preferably Cr or Mn. In addition, it is preferable that the metal element having magnetic properties, such as iron (Fe), is 50 mol % or less.

[好ましい態様1-3]
上記好ましい態様1-2に係る蛍光体は、前記式(1-2)においてM2がTmであることがより好ましい。すなわち、下記式(1-3)で表される化学組成であって、ガーネット構造を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から950nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする、Tm3+付活赤外蛍光体である。
(M1a-bM2(M3c-dM412 ・・・(1-3)
ただし、
M1は、希土類金属元素(ただし、TmおよびScを除く。)およびアルカリ土類金属元素から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
M2は、Tmを示し、
M3は、B、Al、Ga、In、Sc、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、およびHfから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
M4は、CrおよびMnの中から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0<a<1、0<b≦0.5、0<c<1、0<d≦0.5である。
[Preferred embodiment 1-3]
The phosphor according to the preferred aspect 1-2 is more preferably such that M2 in the formula (1-2) is Tm. That is, it is a Tm3+-activated infrared phosphor having a chemical composition represented by the following formula ( 1-3 ), containing a crystal phase having a garnet structure, absorbing ultraviolet light or visible light, and having an emission peak wavelength within the wavelength range of 750 to 950 nm.
(M1 a-b M2 b ) 3 (M3 c-d M4 d ) 5 O 12 ... (1-3)
however,
M1 represents one or more metal elements selected from rare earth metal elements (excluding Tm and Sc) and alkaline earth metal elements;
M2 indicates Tm,
M3 represents one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Sc, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, and Hf;
M4 represents one or more metal elements selected from Cr and Mn;
O represents oxygen;
0<a<1, 0<b≦0.5, 0<c<1, and 0<d≦0.5.

本態様では、下記M2及びM4の説明を除き、上記「好ましい態様1-1」の説明を援用する。
M2は、Tmを示す。付活元素としてTmを有することにより、波長750から950nmまでの間に発光ピークを有する、高品質の赤外蛍光体を得ることができる。
M4は、クロム(Cr)およびマンガン(Mn)の中から選ばれる一つ以上の金属元素を示す。M4の10モル%以上がCrであることがより好ましく、Crであることがさらに好ましい。CrおよびMnは、紫外光または可視光における吸収が強く、Tmが発光イオンとして働くための増感剤として特に好ましく、Tmとの組み合わせにより高効率でエネルギー遷移が可能である。
In this embodiment, the explanation of the above "Preferred embodiment 1-1" is incorporated herein by reference, except for the explanation of M2 and M4 below.
M2 represents Tm. By including Tm as an activator element, it is possible to obtain a high-quality infrared phosphor having an emission peak in the wavelength range of 750 to 950 nm.
M4 represents one or more metal elements selected from chromium (Cr) and manganese (Mn). It is more preferable that 10 mol% or more of M4 is Cr, and it is even more preferable that M4 is Cr. Cr and Mn have strong absorption in ultraviolet or visible light, and are particularly preferable as sensitizers for Tm to function as a luminescent ion, and energy transfer can be performed with high efficiency in combination with Tm.

[好ましい態様2-1]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体の他の好ましい態様として、下記式(2-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から950nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする蛍光体が挙げられる。該
結晶相は、ダブルペロブスカイト構造を有する結晶相であることが好ましい。
(A11-aA2(A31-bA4 ・・・(2-1)
ただし、
A1は、Tm以外の希土類金属元素およびMg以外のアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
A2は、TmまたはNdを必須とする、前記希土類金属元素としてのA1とは異なる一つ以上の金属元素を示し、
A3は、Mg、Co、およびZnから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
A4は、CrまたはMnを必須とする、Cr、Mn、Ni、Fe、およびCuから選ばれる一つ以上の金属元素と、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、およびHfから選ばれる一つ以上の金属元素とを含む、二つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0<a≦0.5、0<b≦0.75である。
[Preferred embodiment 2-1]
Another preferred embodiment of the infrared phosphor according to the first embodiment is a phosphor that contains a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (2-1), absorbs ultraviolet or visible light, and has an emission peak wavelength between 750 and 950 nm. The crystalline phase is preferably a crystalline phase having a double perovskite structure.
(A1 1-a A2 a ) 2 (A3 1-b A4 b ) 2 O 6 ... (2-1)
however,
A1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements other than Tm and alkaline earth metal elements other than Mg;
A2 represents one or more metal elements different from A1 as the rare earth metal element, essentially including Tm or Nd;
A3 represents one or more metal elements selected from Mg, Co, and Zn;
A4 represents two or more metal elements including one or more metal elements selected from Cr, Mn, Ni, Fe, and Cu, with Cr or Mn being essential, and one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, and Hf;
O represents oxygen;
0<a≦0.5 and 0<b≦0.75.

A1は、ツリウム(Tm)以外の希土類金属元素およびマグネシウム(Mg)以外のアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を表す。
ツリウム(Tm)以外の希土類金属元素としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)等が挙げられるが、原料の安さの理由から、少なくともLaを含むことが好ましく、A1の50モル%以上がLaであることがより好ましく、A1の80モル%以上がLaあることがさらに好ましく、A1がLaであることが特に好ましい。
Mg以外のアルカリ土類金属元素としては、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)が挙げられる。
尚、A1は、本態様に係る赤外蛍光体としての効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)などが挙げられる。
A1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements other than thulium (Tm) and alkaline earth metal elements other than magnesium (Mg).
Examples of rare earth metal elements other than thulium (Tm) include scandium (Sc), yttrium (Y), and lanthanum (La). In view of the low cost of the raw material, it is preferable that at least La is contained, and it is more preferable that 50 mol % or more of A1 is La, furthermore preferably that 80 mol % or more of A1 is La, and it is particularly preferable that A1 is La.
Examples of alkaline earth metal elements other than Mg include calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba).
In addition, A1 may be partially substituted with other elements within a range that does not impair the effect of the infrared phosphor according to this embodiment, such as sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs).

A2は、少なくともツリウム(Tm)またはネオジニュウム(Nd)を必須とする、前記希土類金属元素としてのA1とは異なる一つ以上の金属元素を表す。付活元素としてTmまたはNdを有することにより、波長750から950nmまでの間に発光ピークを有する、高品質の赤外蛍光体を得ることができる。さらに、付活元素としてセリウム(Ce)やユーロピウム(Eu)などの、前記希土類金属元素としてのA1とは異なる一つ以上の金属元素を含む場合には、これらが増感剤として働き、所望の波長での発光を強めることができる。 A2 represents one or more metal elements different from A1 as the rare earth metal element, with at least thulium (Tm) or neodymium (Nd) being essential. By having Tm or Nd as an activating element, it is possible to obtain a high-quality infrared phosphor with an emission peak in the wavelength range of 750 to 950 nm. Furthermore, when the activating element contains one or more metal elements different from A1 as the rare earth metal element, such as cerium (Ce) or europium (Eu), these act as sensitizers and can enhance the emission at the desired wavelength.

A3は、マグネシウム(Mg)、コバルト(Co)、および亜鉛(Zn)から選ばれる一つ以上の金属元素を示す。重金属でなく毒性が低い理由から、少なくともMgまたはZnを含むことが好ましく、A3の10モル%以上がMgおよび/またはZnであることがより好ましく、MgまたはZnであることがさらに好ましく、Mgであることが特に好ましい。 A3 represents one or more metal elements selected from magnesium (Mg), cobalt (Co), and zinc (Zn). Because they are not heavy metals and have low toxicity, it is preferable that A3 contains at least Mg or Zn, and it is more preferable that A3 contains 10 mol % or more of Mg and/or Zn, and even more preferable that A3 contains Mg or Zn, and it is particularly preferable that A3 contains Mg.

A4は、クロム(Cr)またはマンガン(Mn)を必須とする、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)および銅(Cu)から選ばれる一つ以上の金属元素と、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、およびハフニウム(Hf)から選ばれる一つ以上の金属元素とを含む、二つ以上の金属元素を表す。 A4 represents two or more metal elements, including one or more metal elements selected from chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), iron (Fe) and copper (Cu), with chromium (Cr) or manganese (Mn) being essential, and one or more metal elements selected from boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), titanium (Ti), tin (Sn), zirconium (Zr) and hafnium (Hf).

A4が少なくとも付活元素としてCrまたはMnを含むことにより、増感剤として働き、波長750から950nmまでの間での発光ピーク強度を高めることができる。Crお
よびMnは、紫外光または可視光における吸収が強く、Tmが発光イオンとして働くための増感剤として特に好ましく、Tmとの組み合わせにより高効率でエネルギー遷移が可能である。A4はCrまたはMnを含むことが好ましく、Mnを含むことがさらに好ましい。また、A4におけるCrおよびMnの含有率は、CrおよびMnの総量で、0.1モル%以上であることが好ましく、0.2モル%以上であることがより好ましく、0.5モル%以上であることがさらに好ましい。
By containing at least Cr or Mn as an activating element, A4 acts as a sensitizer and can increase the emission peak intensity between wavelengths of 750 and 950 nm. Cr and Mn have strong absorption in ultraviolet or visible light, and are particularly preferable as sensitizers for Tm to act as a luminescent ion, and in combination with Tm, energy transition can be performed with high efficiency. A4 preferably contains Cr or Mn, and more preferably contains Mn. In addition, the content of Cr and Mn in A4 is preferably 0.1 mol % or more, more preferably 0.2 mol % or more, and even more preferably 0.5 mol % or more, based on the total amount of Cr and Mn.

さらに、A4は、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、およびHfから選ばれる一つ以上の金属元素を含むことにより、増感剤を付活しやすい母体結晶を構成することができる。より増感剤を付活しやすいとの理由から、A4はGeまたはTiを含むことが好ましく、Geを含むことがさらに好ましい。また、A4におけるGeおよびTiの含有率は、GeおよびTiの総量で、10モル%以上であることが好ましく、50モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましい。
したがって、A4は、MnおよびGeを含む、二つ以上の金属元素であることが好ましい。
Furthermore, A4 can constitute a host crystal that is easy to activate the sensitizer by containing one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, and Hf. Because it is easier to activate the sensitizer, A4 preferably contains Ge or Ti, and more preferably contains Ge. Furthermore, the content of Ge and Ti in A4 is preferably 10 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and even more preferably 90 mol% or more, based on the total amount of Ge and Ti.
Therefore, A4 is preferably two or more metal elements including Mn and Ge.

Ni、Fe、Cuも、増感剤として働く付活元素である。
A4における付活元素(Cr、Mn、Ni、Fe、Cu)と母体結晶を構成する金属元素(B、Al、Ga、In、Si、Ge、Ti、Sn、Zr、Hf)とのモル比は、好ましくは0.1:99.9~50:50であり、更に好ましくは0.2:99.8~20:80であり、特に好ましくは0.5:99.5~10:90である。
Ni, Fe, and Cu are also activating elements that act as sensitizers.
The molar ratio of the activation elements (Cr, Mn, Ni, Fe, Cu) in A4 to the metal elements (B, Al, Ga, In, Si, Ge, Ti, Sn, Zr, Hf) constituting the host crystal is preferably 0.1:99.9 to 50:50, more preferably 0.2:99.8 to 20:80, and particularly preferably 0.5:99.5 to 10:90.

Oは、酸素を示し、本態様に係る赤外蛍光体の効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、硫黄(S)、窒素(N)などが挙げられる。 O represents oxygen, which may be partially substituted with other elements as long as the effect of the infrared phosphor according to this embodiment is not impaired. Examples of other elements include chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), sulfur (S), and nitrogen (N).

aは、A2の含有量を表し、その範囲は、通常0<a≦0.5であり、下限値は、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、また上限値は、好ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下である。
bは、A4の含有量を示し、その範囲は、通常0<b≦0.75であり、下限値は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.4以上、また上限値は、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下である。
a represents the content of A2, and the range is usually 0<a≦0.5, with the lower limit being preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and the upper limit being preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less.
b represents the content of A4 and is usually in the range of 0<b≦0.75, with the lower limit being preferably 0.1 or more, more preferably 0.4 or more, and the upper limit being preferably 0.7 or less, more preferably 0.6 or less.

[好ましい態様3-1]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体の他の好ましい態様として、下記式(3-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から1000nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする蛍光体が挙げられる。該結晶相は、マグネットプランバイト構造を有する結晶相であることが好ましい。
(D11-a―bD2D3)(D41-aD511+a-cD6)O19 ・・・(3-1)
ただし、
D1は、希土類金属元素(ただし、TmおよびScを除く。)から選ばれる一つ以上の希土類金属元素を示し、
D2は、Ca、Sr、およびBaから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
D3は、Tmを必須とする、希土類金属元素としてのD1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、Scを除く。)を示し、
D4は、MgおよびZnから選ばれる一つ以上の金属元素を含み、
D5は、Al、Ga、In、およびScから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
D6は、Cr、Mn、Ni、Fe、およびCuから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0≦a≦0.99、0<b≦0.2、0<c≦2.2である。
[Preferred embodiment 3-1]
Another preferred embodiment of the infrared phosphor according to the first embodiment is a phosphor that contains a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (3-1), absorbs ultraviolet light or visible light, and has an emission peak wavelength between 750 and 1000 nm. The crystalline phase is preferably a crystalline phase having a magnetoplumbite structure.
(D1 1-a-b D2 a D3 b ) (D4 1-a D5 11+a-c D6 c ) O 19 ... (3-1)
however,
D1 represents one or more rare earth metal elements selected from rare earth metal elements (excluding Tm and Sc);
D2 represents one or more metal elements selected from Ca, Sr, and Ba;
D3 represents one or more rare earth metal elements (excluding Sc) different from D1 as a rare earth metal element, which is essential for Tm;
D4 contains one or more metal elements selected from Mg and Zn;
D5 represents one or more metal elements selected from Al, Ga, In, and Sc;
D6 represents one or more metal elements selected from Cr, Mn, Ni, Fe, and Cu;
O represents oxygen;
0≦a≦0.99, 0<b≦0.2, and 0<c≦2.2.

D1は、希土類金属元素(ただし、TmおよびScを除く。)から選ばれる一つ以上の金属元素を表す。ツリウム(Tm)およびスカンジウム(Sc)以外の希土類金属元素としては、イットリウム(Y)、ガドリニウム(Gd)、ルテチウム(Lu)、ランタン(La)等が挙げられるが、原料の安さの理由から、少なくともLaを含むことが好ましく、D1の50モル%以上がLaであることがより好ましく、D1の80モル%以上がLaあることがさらに好ましく、D1がLaであることが特に好ましい。
尚、D1は、本態様に係る赤外蛍光体としての効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)などが挙げられる。
D1 represents one or more metal elements selected from rare earth metal elements (excluding Tm and Sc). Examples of rare earth metal elements other than thulium (Tm) and scandium (Sc) include yttrium (Y), gadolinium (Gd), lutetium (Lu), lanthanum (La), etc., but due to the low cost of raw materials, it is preferable to contain at least La, more preferably 50 mol % or more of D1 is La, even more preferably 80 mol % or more of D1 is La, and particularly preferably D1 is La.
D1 may be partially substituted with other elements, such as sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs), within the scope of not impairing the effect of the infrared phosphor according to the present embodiment.

D2は、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、およびバリウム(Ba)から選ばれる一つ以上の金属元素を表す。単一相の結晶相になりやすい理由から、少なくともCaまたはSrを含むことが好ましく、D2の10モル%以上がCaおよび/またはSrであることがより好ましく、D2の50モル%以上がCaまたはSrであることがさらに好ましい。 D2 represents one or more metal elements selected from calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba). Because it is easy to form a single crystalline phase, it preferably contains at least Ca or Sr, more preferably 10 mol % or more of D2 is Ca and/or Sr, and even more preferably 50 mol % or more of D2 is Ca or Sr.

D3は、ツリウム(Tm)を必須とする、希土類金属元素としてのD1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、スカンジウム(Sc)を除く。)を示す。付活元素としてTmを有することにより、波長750から1000nmまでの間に発光ピークを有する、高品質の赤外蛍光体を得ることができる。希土類金属元素としてのD1とは異なる一つ以上の希土類金属元素(ただし、Scを除く。)としては、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)、ネオジニュウム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホロミウム(Ho)、エルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)等が挙げられる。付活元素として、Tm以外にこのような元素を含む場合には、これらが増感剤として働き、所望の波長での発光を強めることができる。 D3 indicates one or more rare earth metal elements (excluding scandium (Sc)) different from D1 as a rare earth metal element, with thulium (Tm) as an essential element. By having Tm as an activating element, a high-quality infrared phosphor having an emission peak between wavelengths of 750 and 1000 nm can be obtained. Examples of one or more rare earth metal elements (excluding Sc) different from D1 as a rare earth metal element include cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), ytterbium (Yb), etc. When such elements other than Tm are included as activating elements, they act as sensitizers and can enhance the emission at the desired wavelength.

D4は、マグネシウム(Mg)および亜鉛(Zn)から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、D4の10モル%以上がMgであることがより好ましく、50モル%以上がMgであることがさらに好ましく、D4がMgであることが特に好ましい。 D4 represents one or more metal elements selected from magnesium (Mg) and zinc (Zn), and it is more preferable that 10 mol% or more of D4 is Mg, even more preferable that 50 mol% or more of D4 is Mg, and it is particularly preferable that D4 is Mg.

D5は、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、およびスカンジウム(Sc)から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、D5の10モル%以上がAlであることがより好ましく、50モル%以上がAlであることがさらに好ましく、D5がAlであることが特に好ましい。 D5 represents one or more metal elements selected from aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and scandium (Sc), and it is more preferable that D5 is 10 mol% or more Al, even more preferable that D5 is 50 mol% or more Al, and it is particularly preferable that D5 is Al.

D6は、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)および銅(Cu)から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、D6の10モル%以上がCrまたはMnであることがより好ましく、20モル%以上がCrまたはMnであることが好ましく、50モル%以上がCrまたはMnであることが特に好ましい。 D6 represents one or more metal elements selected from chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), iron (Fe) and copper (Cu), and it is more preferable that D6 is 10 mol% or more of Cr or Mn, more preferably 20 mol% or more of Cr or Mn, and particularly preferably 50 mol% or more of Cr or Mn.

Oは、酸素を示し、本態様に係る赤外蛍光体の効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、硫黄(S)、窒素(N)などが挙げられる。 O represents oxygen, which may be partially substituted with other elements as long as the effect of the infrared phosphor according to this embodiment is not impaired. Examples of other elements include chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), sulfur (S), and nitrogen (N).

aは、D2の含有量を表し、その範囲は、通常0≦a≦0.99であり、下限値は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.1以上、また上限値は、好ましくは0.98
以下、より好ましくは0.9以下である。
bは、D3の含有量を示し、その範囲は、通常0<b≦0.2であり、下限値は、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、また上限値は、好ましくは0.15以下、より好ましくは0.10以下である。
cは、D6の含有量を示し、その範囲は、通常0<c≦2.2であり、下限値は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.1以上、また上限値は、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下である。
a represents the content of D2, and the range is usually 0≦a≦0.99. The lower limit is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, and the upper limit is preferably 0.98.
It is preferably 0.9 or less, and more preferably 0.9 or less.
b represents the content of D3, and is usually in the range of 0<b≦0.2. The lower limit is preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and the upper limit is preferably 0.15 or less, more preferably 0.10 or less.
c indicates the content of D6, and its range is usually 0<c≦2.2, with the lower limit being preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, and the upper limit being preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less.

[好ましい態様4-1]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体の他の好ましい態様として、下記式(4-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長700から1000nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする蛍光体が挙げられる。該結晶相は、六方晶ペロブスカイト型構造を有する結晶相であることが好ましい。
E1(E21-aE315 ・・・(4-1)
ただし、
E1は、希土類金属元素、ならびにCa、Sr、およびBaからなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
E2は、Al、Ga、In、Sc、Y、Ti、Zr、Si、Ge、Sn、Mg、Zn、V、Nb、Ta、Mo、およびWから選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
E3は、遷移金属元素から選ばれる、E2とは異なる一つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0<a<0.2である。
[Preferred embodiment 4-1]
Another preferred embodiment of the infrared phosphor according to the first embodiment is a phosphor that contains a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (4-1), absorbs ultraviolet light or visible light, and has an emission peak wavelength between 700 and 1000 nm. The crystalline phase is preferably a crystalline phase having a hexagonal perovskite structure.
E1 5 (E2 1-a E3 a ) 4 O 15 ... (4-1)
however,
E1 represents a rare earth metal element and one or more metal elements selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba;
E2 represents one or more metal elements selected from Al, Ga, In, Sc, Y, Ti, Zr, Si, Ge, Sn, Mg, Zn, V, Nb, Ta, Mo, and W;
E3 represents one or more metal elements different from E2 selected from transition metal elements;
O represents oxygen;
0<a<0.2.

E1は、希土類金属元素、ならびにカルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、およびバリウム(Ba)からなる群から選ばれる一つ以上の金属元素を表す。希土類金属元素としては、ランタン(La)、ガドリニウム(Gd)、ルテチウム(Lu)等が挙げられるが、原料の安さの理由から、少なくともLaを含むことが好ましく、E1の40モル%以上がLaであることがより好ましく、E1の60モル%以上がLaであることがさらに好ましく、E1がLaであることが特に好ましい。
尚、E1は、本態様に係る赤外蛍光体としての効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)などが挙げられる。
E1 represents one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth metal elements, calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba). Examples of rare earth metal elements include lanthanum (La), gadolinium (Gd), and lutetium (Lu). In view of the low cost of raw materials, it is preferable to contain at least La, more preferably 40 mol % or more of E1 is La, even more preferably 60 mol % or more of E1 is La, and particularly preferably E1 is La.
In addition, E1 may be partially substituted with other elements, such as sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs), within the scope that does not impair the effect of the infrared phosphor according to this embodiment.

E2は、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、およびタングステン(W)から選ばれる一つ以上の金属元素を表す。
E2の10モル%以上がAlであることがより好ましく、E2の20モル%以上がAlであることがさらに好ましく、E2の25モル%以上がAlであることが特に好ましい。
また、E2の10モル%以上がTiであることがより好ましく、E2の30モル%以上がTiであることがさらに好ましく、E2の50モル%以上がTiであることが特に好ましい。
また、E2の50モル%以上がAlおよびTiであることが好ましく、E2の70モル%以上がAlおよびTiであることがより好ましく、E2の90モル%以上がAlおよびTiであることがさらに好ましい。
付活元素として働く元素がCr3+のように3価である場合には、Alの一部を置き換えることによって付活元素が導入されることから、E2においてAlが占める割合がTiよりも多いことが好ましい。ただし、結晶相の生成のしやすさなどの理由から、Tiが占める割合がAlよりも多い場合があってもよい。
なお、電荷補償の点から、上記の好ましい比率において、Alの一部をGa、In、Sc、Yが、Tiの一部をZr、Si、Ge、Snと置き換えて考えてもよい。
E2 represents one or more metal elements selected from aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), scandium (Sc), yttrium (Y), titanium (Ti), zirconium (Zr), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), magnesium (Mg), zinc (Zn), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), and tungsten (W).
More preferably, 10 mol % or more of E2 is Al, even more preferably, 20 mol % or more of E2 is Al, and particularly preferably, 25 mol % or more of E2 is Al.
More preferably, E2 comprises 10 mol % or more of Ti, further preferably, E2 comprises 30 mol % or more of Ti, and particularly preferably, E2 comprises 50 mol % or more of Ti.
Also, it is preferable that 50 mol % or more of E2 is Al and Ti, it is more preferable that 70 mol % or more of E2 is Al and Ti, and it is even more preferable that 90 mol % or more of E2 is Al and Ti.
When the element acting as the activator is trivalent, such as Cr3 + , the activator is introduced by replacing a portion of Al, and therefore it is preferable that the proportion of Al in E2 is greater than that of Ti. However, for reasons such as the ease of formation of a crystal phase, the proportion of Ti may be greater than that of Al.
From the viewpoint of charge compensation, in the above-mentioned preferable ratio, a part of Al may be replaced with Ga, In, Sc, or Y, and a part of Ti may be replaced with Zr, Si, Ge, or Sn.

E3は、遷移金属元素から選ばれる、E2と異なる一つ以上の金属元素を表す。E3は付活元素として働く。E3としては、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、バナジウム(V)などが挙げられる。E3の10モル%以上がCrであることがより好ましく、E3の20モル%以上がCrであることが好ましく、E3の50モル%以上がCrであることが特に好ましい。 E3 represents one or more metal elements different from E2, selected from transition metal elements. E3 acts as an activating element. Examples of E3 include chromium (Cr), manganese (Mn), vanadium (V), etc. It is more preferable that 10 mol% or more of E3 is Cr, it is more preferable that 20 mol% or more of E3 is Cr, and it is particularly preferable that 50 mol% or more of E3 is Cr.

Oは、酸素を示し、本態様に係る赤外蛍光体の効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、硫黄(S)、窒素(N)などが挙げられる。 O represents oxygen, which may be partially substituted with other elements as long as the effect of the infrared phosphor according to this embodiment is not impaired. Examples of other elements include chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), iodine (I), sulfur (S), and nitrogen (N).

aは、E3の含有量を表し、その範囲は、通常0<a<0.2であり、下限値は、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、また上限値は、好ましくは0.15以下、より好ましくは0.10以下である。 a represents the content of E3, and its range is usually 0<a<0.2, with the lower limit being preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and the upper limit being preferably 0.15 or less, more preferably 0.10 or less.

本態様に係る蛍光体は、例えば、従来の蛍光体において好適な波長での赤外発光を示さなかったCr3+を付活イオンに用いた場合であっても、上記範囲の好適な赤外発光を有する点で優れている。上記式(4-1)で表される化学組成を有する蛍光体において、付活イオンの発光波長がどのように調整されるのか定かではないが、Cr3+が賦活するE2サイトが異なる価数をもつ複数の金属カチオンで共有されていることや、Cr3+に配位するアニオンの形成する多面体の体積や対称性が関係していると考えられる。 The phosphor according to the present embodiment is excellent in that it has a suitable infrared emission in the above range, even when Cr3 + , which did not show infrared emission at a suitable wavelength in conventional phosphors, is used as an activator ion. In the phosphor having the chemical composition represented by the above formula (4-1), it is not clear how the emission wavelength of the activator ion is adjusted, but it is thought that this is related to the fact that the E2 site activated by Cr3 + is shared by multiple metal cations with different valences, and the volume and symmetry of the polyhedron formed by the anion coordinated to Cr3 + .

[好ましい態様5-1]
第一の実施態様に係る赤外蛍光体の他の好ましい態様として、母体結晶中に付活元素として2価のサマリウム(Sm)および3価のツリウム(Tm)を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長750から1000nmまでの間に発光ピーク波長を有することを特徴とする蛍光体が挙げられる。
[Preferred embodiment 5-1]
Another preferred embodiment of the infrared phosphor according to the first embodiment is a phosphor that contains a crystalline phase having divalent samarium (Sm) and trivalent thulium (Tm) as activation elements in a host crystal, absorbs ultraviolet light or visible light, and has an emission peak wavelength within the wavelength range of 750 to 1000 nm.

[好ましい態様5-2]
上記好ましい態様5-1に係る蛍光体は、前記母体結晶が、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる一つ以上の元素、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、およびリン(P)から選ばれる一つ以上の金属元素、並びに、酸素(O)、フッ素(F)、塩素(Cl)、および臭素(Br)から選ばれる一つ以上の元素をさらに含むことがより好ましい。
[Preferred embodiment 5-2]
In the phosphor according to the above-mentioned preferred aspect 5-1, it is more preferable that the host crystal further contains one or more elements selected from the group consisting of alkali metal elements and alkaline earth metal elements, one or more metal elements selected from boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), silicon (Si), germanium (Ge), and phosphorus (P), and one or more elements selected from oxygen (O), fluorine (F), chlorine (Cl), and bromine (Br).

[好ましい態様5-3]
また、上記好ましい態様5-1に係る蛍光体、または上記好ましい態様5-2に係る蛍光体は、前記母体結晶が、下記式(5-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有する蛍光体であることがより好ましい。
G11-aG2G3 ・・・(5-1)
ただし、
G1は、アルカリ土類金属元素から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
G2は、SmおよびTmを必須とする、希土類金属元素から選ばれる二つ以上の金属元素を示し、
G3は、B、Al、Ga、Si、GeおよびPから選ばれる二つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0<a<0.2であり、1.5<b<2.5である。
[Preferred embodiment 5-3]
In addition, the phosphor according to the above-mentioned preferred aspect 5-1 or the phosphor according to the above-mentioned preferred aspect 5-2 is more preferably a phosphor in which the host crystal contains a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (5-1):
G1 1-a G2 a G3 b O 5 ... (5-1)
however,
G1 represents one or more metal elements selected from alkaline earth metal elements;
G2 represents two or more metal elements selected from rare earth metal elements, essentially including Sm and Tm;
G3 represents two or more metal elements selected from B, Al, Ga, Si, Ge, and P;
O represents oxygen;
0<a<0.2 and 1.5<b<2.5.

G1は、Mg、Ca、Sr、およびBaから選ばれる一つ以上のアルカリ土類金属元素を示し、G1の50モル%以上がSrおよび/またはBaであることが好ましく、70モル%以上がSrおよび/またはBaであることがより好ましく、90モル%以上がSrおよび/またはBaであることが特に好ましい。尚、G1は、本態様に係る赤外蛍光体としての効果を損なわない範囲で他の元素で一部置換されていてもよい。他の元素としては、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)などが挙げられる。
G2は、SmおよびTmを必須とする、二つ以上の希土類金属金属元素を示し、G2の50モル%以上がSmおよびTmであることが好ましく、70モル%以上がSmおよびTmであることがより好ましく、90モル%以上がSmおよびTmであることが特に好ましい。
G3は、B、Al、Ga、Si、GeおよびPから選ばれる二つ以上の金属元素を示し、G3の50モル%以上がBおよびPであることが好ましく、70モル%以上がBおよびPであることがより好ましく、90モル%以上がBおよびPであることが特に好ましい。
G1 represents one or more alkaline earth metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba, and preferably 50 mol% or more of G1 is Sr and/or Ba, more preferably 70 mol% or more of Sr and/or Ba, and particularly preferably 90 mol% or more of Sr and/or Ba. G1 may be partially substituted with other elements within a range that does not impair the effect of the infrared phosphor according to this embodiment. Examples of other elements include sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), and cesium (Cs).
G2 represents two or more rare earth metal elements, essentially including Sm and Tm, and preferably 50 mol % or more of G2 is Sm and Tm, more preferably 70 mol % or more of G2 is Sm and Tm, and particularly preferably 90 mol % or more of G2 is Sm and Tm.
G3 represents two or more metal elements selected from B, Al, Ga, Si, Ge, and P, and it is preferable that 50 mol % or more of G3 is B and P, more preferably 70 mol % or more of G3 is B and P, and particularly preferably 90 mol % or more of G3 is B and P.

<発光装置>
本発明の第二の実施態様に係る発光装置は、紫外光または可視光を発する半導体発光素子と、該半導体発光素子から発せられた紫外光または可視光を吸収し赤外領域で発光する蛍光体とを含み、該赤外領域で発光する蛍光体の赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでの間にあって、該発光ピークの波形の半値幅が60nm未満であることを特徴とする。
<Light Emitting Device>
A light emitting device according to a second embodiment of the present invention comprises a semiconductor light emitting element that emits ultraviolet light or visible light, and a phosphor that absorbs the ultraviolet light or visible light emitted from the semiconductor light emitting element and emits light in the infrared region, wherein the phosphor that emits light in the infrared region has an emission peak wavelength in the infrared region between 700 and 1000 nm, and the half-width of the waveform of the emission peak is less than 60 nm.

第二の実施態様に係る発光装置は、第1の発光体(励起光源)として後述の半導体発光素子と、当該第1の発光体からの光の照射によって赤外光を発する第2の発光体として、上述の第一の実施態様に係る赤外蛍光体のうち、赤外領域で発光する蛍光体の赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでの間にあって、該発光ピークの波形の半値幅が60nm未満である赤外蛍光体とを含む発光装置である。該赤外蛍光体としては、何れか1種を単独で使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。 The light emitting device according to the second embodiment is a light emitting device including a semiconductor light emitting element described below as a first light emitting body (excitation light source), and an infrared phosphor among the infrared phosphors according to the first embodiment described above as a second light emitting body that emits infrared light by irradiation with light from the first light emitting body, the infrared phosphor having an emission peak wavelength in the infrared region between 700 and 1000 nm and a half-width of the waveform of the emission peak being less than 60 nm. As the infrared phosphor, any one of the infrared phosphors may be used alone, or two or more of them may be used in any combination and ratio.

[蛍光体の組成]
本実施態様に係る赤外蛍光体の具体的な態様は、上述の第一の実施態様を援用する。
本実施態様に係る赤外蛍光体として、赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでの間にあって、該発光ピークの波形の半値幅が60nm未満であるためには、付活元素として、希土類金属元素および遷移金属元素から選ばれる元素のうち、少なくとも2つ以上の元素を含むことが好ましい。これは、半導体発光素子から発せられる紫外光または可視光を励起光として赤外蛍光体が発光する場合に、1種の付活元素のみでは所望の発光波長まで長波長化することが困難であることによる。そのため、付活元素として、増感剤として働く元素と、増感剤から供給されるエネルギーによって励起されて発光する発光イオンとして働く元素とを組み合わせて用いることが好ましい。
[Composition of phosphor]
A specific aspect of the infrared phosphor according to this embodiment refers to the first embodiment described above.
In order for the infrared phosphor according to this embodiment to have an emission peak wavelength in the infrared region between 700 and 1000 nm and a half-width of the waveform of the emission peak less than 60 nm, it is preferable to include at least two elements selected from rare earth metal elements and transition metal elements as activating elements. This is because, when the infrared phosphor emits light using ultraviolet light or visible light emitted from a semiconductor light-emitting element as excitation light, it is difficult to lengthen the emission wavelength to a desired wavelength with only one activating element. Therefore, it is preferable to use, as the activating element, a combination of an element that acts as a sensitizer and an element that acts as a light-emitting ion that is excited by the energy supplied from the sensitizer and emits light.

付活元素のうち、増感剤として働く元素としては、例えばCe、Eu、Cr、Mn、Cu、Smなどが挙げられる。また、発光イオンとして働く元素としては、例えばTm、Ndなどが挙げられる。これらの中から適宜組み合わせることにより、半導体発光素子からの励起エネルギーを損失することなく、発光効率の高い赤外蛍光体とすることができる。赤外蛍光体の発光ピークの波長の観点から、付活元素として、少なくともツリウム(Tm)を含み、さらに希土類金属元素および遷移金属元素から選ばれる元素のうち少なくとも1つの元素を含むことがより好ましい。これはTmが発光イオンとして働く元素として好ましいためである。 Among the activating elements, elements that act as sensitizers include, for example, Ce, Eu, Cr, Mn, Cu, and Sm. Elements that act as luminescent ions include, for example, Tm and Nd. By appropriately combining these elements, it is possible to obtain an infrared phosphor with high luminous efficiency without losing excitation energy from the semiconductor light-emitting element. From the viewpoint of the emission peak wavelength of the infrared phosphor, it is more preferable that the activating element contains at least thulium (Tm) and further contains at least one element selected from rare earth metal elements and transition metal elements. This is because Tm is a preferable element that acts as a luminescent ion.

また、Tm以外の付活元素が、Cr、MnおよびCuのうち少なくとも1つの元素であることが好ましい。これらの元素は、紫外光から可視光の光を吸収し、Tmが発光イオンとして働くための増感剤として特に好ましく、Tmとの組み合わせにより高効率でエネルギー遷移が可能である。これらの中で付活元素が、TmとCrであることが最も好ましい組合せである。 The activating element other than Tm is preferably at least one of Cr, Mn, and Cu. These elements are particularly preferable as sensitizers that absorb light ranging from ultraviolet to visible light and allow Tm to function as a luminescent ion, and in combination with Tm, energy transition can be performed with high efficiency. Of these, the most preferable combination of activating elements is Tm and Cr.

[蛍光体の特性]
本実施態様に係る赤外蛍光体の具体的な特性は、上述の第一の実施態様を援用する。
特に、波長変換効率の観点から、赤外領域で発光する蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率(%)は、波長700から800nmまでの間における最小の反射率(%)よりも低く、二つの最小の反射率の差は、通常20%以上、好ましくは30%以上であり、より好ましくは50%以上である。また、通常90%より小さい。
[Characteristics of phosphor]
For specific characteristics of the infrared phosphor according to this embodiment, the above-mentioned first embodiment is used.
In particular, from the viewpoint of wavelength conversion efficiency, the minimum reflectance (%) of a phosphor emitting light in the infrared region between 350 and 700 nm is lower than the minimum reflectance (%) between 700 and 800 nm, and the difference between the two minimum reflectances is usually 20% or more, preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and is usually less than 90%.

[発光装置の構成]
発光装置は、第1の発光体(励起光源)を有し、且つ、第2の発光体として少なくとも上述の本実施態様に係る赤外蛍光体を使用している他は、その構成は制限されず、公知の装置構成を任意にとることが可能である。
装置構成および発光装置の実施形態としては、例えば、特開2007-291352号公報に記載のものが挙げられる。
その他、発光装置の形態としては、砲弾型、カップ型、チップオンボード、リモートフォスファー等が挙げられる。
[Configuration of the Light-Emitting Device]
The light emitting device has a first light emitting body (excitation light source) and uses at least the infrared phosphor according to the present embodiment described above as a second light emitting body, but other than this, the configuration of the light emitting device is not limited and may take any known device configuration.
An example of the device configuration and the embodiment of the light emitting device is described in JP-A-2007-291352.
Other examples of the form of the light emitting device include a bullet type, a cup type, a chip-on-board type, and a remote phosphor type.

{発光装置の用途}
発光装置の用途は特に制限されず、通常の赤外発光装置が用いられる各種の分野に使用することが可能である。例えば、赤外監視装置の光源、赤外センサーの光源、医療用診断装置の赤外光源、光電スイッチやテレビゲーム・ジョイスティックのような送信エレメントの光源なども用いることができる。
{Use of the light-emitting device}
The light emitting device can be used in any field in which a normal infrared light emitting device is used, for example, as a light source for an infrared monitoring device, a light source for an infrared sensor, an infrared light source for a medical diagnostic device, a light source for a transmitting element such as a photoelectric switch or a joystick for a video game, etc.

{半導体発光素子}
本実施態様に係る発光装置が含む半導体発光素子は、紫外光または可視光を発し、励起光源として機能するものであれば特に限定されない。半導体発光素子として汎用的に用いられているため価格が安く入手が容易であることから、半導体発光素子から発せられた紫外光または可視光の発光ピーク波長が、波長300から700nmまでの間にあることが好ましい。当該波長は、より好ましくは、300~650nmまたは350~680nm、さらに好ましくは300~400nm、420~600nm、420~480nmまたは600~650nmである。
{Semiconductor light-emitting element}
The semiconductor light-emitting element included in the light-emitting device according to this embodiment is not particularly limited as long as it emits ultraviolet light or visible light and functions as an excitation light source. Since it is widely used as a semiconductor light-emitting element, it is inexpensive and easy to obtain, so it is preferable that the emission peak wavelength of the ultraviolet light or visible light emitted from the semiconductor light-emitting element is between 300 and 700 nm. The wavelength is more preferably 300 to 650 nm or 350 to 680 nm, and even more preferably 300 to 400 nm, 420 to 600 nm, 420 to 480 nm, or 600 to 650 nm.

<蛍光体の製造方法>
第一の実施態様に係る赤外蛍光体の製造方法は、それぞれの元素の塩化物、フッ化物、酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの原料を混合する工程、焼成する工程、解砕する工程、洗浄・分級する工程を含むことができる。
<Method of manufacturing phosphor>
The method for producing an infrared phosphor according to the first embodiment can include a step of mixing raw materials such as chlorides, fluorides, oxides, carbonates, and nitrates of each element, a step of firing, a step of crushing, and a step of washing and classifying.

[蛍光体原料]
第一の実施態様に係る蛍光体の製造方法において使用される蛍光体原料としては、本実施態様により製造される第一の実施態様に係る蛍光体の効果を損なわない限り公知のものを用いることができる。例えば、各元素の塩化物、フッ化物、酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
[Phosphor raw materials]
As the phosphor raw material used in the method for producing the phosphor according to the first embodiment, any known material can be used as long as it does not impair the effect of the phosphor according to the first embodiment produced by this embodiment. For example, chlorides, fluorides, oxides, carbonates, nitrates, etc. of each element can be used, but are not limited to these.

[混合工程]
目的組成が得られるように蛍光体原料を秤量し、ボールミル等を用いて十分混合したのち、容器に充填し、所定温度、雰囲気下で焼成し、焼成物を粉砕、洗浄すればよい。例えば、上記各元素の塩化物、フッ化物、酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを、各元素のモル比が、目的の組成式におけるモル比と一致するように秤量して、混合すればよい。
[Mixing process]
The phosphor raw materials are weighed out so as to obtain the target composition, thoroughly mixed using a ball mill or the like, then packed into a container, fired at a predetermined temperature and in a predetermined atmosphere, and the fired product is crushed and washed. For example, the chlorides, fluorides, oxides, carbonates, nitrates, etc. of the above elements are weighed out and mixed so that the molar ratios of the elements match those in the target composition formula.

上記混合手法としては、特に限定はされず、乾式混合法や湿式混合法のいずれであってもよい。
乾式混合法としては、例えば、ボールミルなどが挙げられる。
湿式混合法としては、例えば、前述の蛍光体原料に溶媒又は分散媒を加え、乳鉢と乳棒、を用いて混合し、溶液又はスラリーの状態とした上で、噴霧乾燥、加熱乾燥、又は自然乾燥等により乾燥させる方法である。
溶媒又は分散媒としては、アセトン、メタノール、エタノール、1-プロパノール、1-ブタノールなどが挙げられ、中でもエタノールが好ましい。湿式混合の時間としては、通常5分以上、好ましくは15分以上、より好ましくは30分以上である。また、混合を複数回繰り返してもよく、通常1回以上、好ましくは2回以上、より好ましくは3回以上である。特に、15分以上混合、または2回以上混合すると、本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を主相として得ることができ好ましい。
The above mixing method is not particularly limited, and may be either a dry mixing method or a wet mixing method.
An example of the dry mixing method is a ball mill.
The wet mixing method is, for example, a method in which a solvent or dispersion medium is added to the above-mentioned phosphor raw material, mixed using a mortar and pestle to form a solution or slurry, and then dried by spray drying, heat drying, natural drying, or the like.
Examples of the solvent or dispersion medium include acetone, methanol, ethanol, 1-propanol, and 1-butanol, among which ethanol is preferred. The time for wet mixing is usually 5 minutes or more, preferably 15 minutes or more, and more preferably 30 minutes or more. Mixing may be repeated multiple times, usually once or more, preferably twice or more, and more preferably three times or more. In particular, mixing for 15 minutes or more, or mixing twice or more, is preferred because it allows the phosphor according to the first embodiment of the present invention to be obtained as the main phase.

[焼成工程]
得られた混合物を、各蛍光体原料と反応性の低い材料からなる容器に充填する。このような焼成時に用いる容器の材質としては、本実施態様により製造される第一の実施態様に係る蛍光体の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、アルミナ製の容器が挙げられる。
焼成温度は、圧力など、その他の条件によっても異なるが、通常300℃以上、2000℃以下の温度範囲で焼成を行なうことができる。焼成工程における最高到達温度としては、通常300℃以上、好ましくは1000℃以上、より好ましくは1300℃以上、また、通常2000℃以下、好ましくは1700℃以下である。特に、1400℃以上、また1600℃以下の温度範囲で焼成すると、本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を主相として得ることができる場合があり、好ましい。
[Firing process]
The mixture thus obtained is filled into a container made of a material having low reactivity with each of the phosphor raw materials. The material of the container used in such firing is not particularly limited as long as it does not impair the effect of the phosphor according to the first embodiment produced by this embodiment, and may be, for example, an alumina container.
The firing temperature varies depending on other conditions such as pressure, but firing can usually be performed within a temperature range of 300° C. or higher and 2000° C. or lower. The maximum temperature reached in the firing step is usually 300° C. or higher, preferably 1000° C. or higher, more preferably 1300° C. or higher, and usually 2000° C. or lower, preferably 1700° C. or lower. In particular, firing within a temperature range of 1400° C. or higher and 1600° C. or lower is preferable because it may be possible to obtain the phosphor according to the first embodiment of the present invention as the main phase.

焼成温度が高すぎると蛍光体の原子欠損により結晶構造内に欠陥が誘発されたりして発光特性が著しく低下する傾向にあり、低すぎると固相反応の進行が遅くなる傾向にあり、目的相の生成や粒成長が進みにくくなる場合がある。
焼成工程時の圧力は、焼成温度等によっても異なるが、通常0.01MPa以上、好ましくは0.05MPa以上であり、また、通常200MPa以下、好ましくは190MPa以下である。
If the firing temperature is too high, atomic deficiencies in the phosphor can induce defects in the crystal structure, tending to significantly reduce the luminescence characteristics. Conversely, if the firing temperature is too low, the solid-phase reaction can tend to proceed slowly, making it difficult for the target phase to be generated and for grain growth to proceed.
The pressure during the firing step varies depending on the firing temperature, etc., but is usually 0.01 MPa or more, preferably 0.05 MPa or more, and is usually 200 MPa or less, preferably 190 MPa or less.

焼成工程における焼成雰囲気は、所望の蛍光体が得られる限り任意であるが、具体的には、大気雰囲気、窒素雰囲気、水素または炭素を含む還元雰囲気等が挙げられ、中でも還元雰囲気が好ましい。焼成回数は、所望の蛍光体が得られる限り任意であるが、一度、焼成した後に、得られる焼成体を解砕した後に、再び焼成してもよく、焼成回数に特に制限は無い。また、複数回焼成する際において、各焼成の雰囲気が異なってもよい。 The firing atmosphere in the firing step may be any as long as the desired phosphor is obtained, but specific examples include air, nitrogen, and reducing atmospheres containing hydrogen or carbon, among which a reducing atmosphere is preferred. The number of firings may be any as long as the desired phosphor is obtained, but after firing once, the resulting fired body may be crushed and then fired again, and there is no particular limit to the number of firings. In addition, when firing multiple times, the atmosphere for each firing may be different.

焼成時間は、焼成時の温度や圧力等によっても異なるが、通常1分間以上、好ましくは30分間以上、また、通常72時間以下、好ましくは12時間以下である。焼成時間が短すぎると粒子が成長しないため、特性のよい蛍光体を得ることができず、焼成時間が長すぎると構成している元素の揮発が促されるため、原子欠損により結晶構造内に欠陥が誘発され特性のよい蛍光体を得ることができない。 The firing time varies depending on the temperature and pressure during firing, but is usually at least 1 minute, preferably at least 30 minutes, and usually at most 72 hours, preferably at most 12 hours. If the firing time is too short, the particles will not grow, and a phosphor with good properties will not be obtained. If the firing time is too long, the constituent elements will volatilize, causing atomic deficiencies that induce defects in the crystal structure, making it impossible to obtain a phosphor with good properties.

[洗浄工程]
焼成して得られた蛍光体を分散・分級前に洗浄する工程(洗浄工程)を有してもよい。
蛍光体を合成する際に用いた、未反応の残留分を主とする不純物や原料の未反応分が蛍光体中に残留したり、副反応分などが蛍光体スラリー中に生成する傾向にある。
特性向上のためには、未反応の残留分や焼成時に生成した不純物をできる限り除去する必要がある。不純物を除去することができれば洗浄方法に特に制限はない。例えば塩酸、フッ化水素酸、硝酸、酢酸、硫酸などの酸類や水溶性の有機溶剤やアルカリ性溶液とその混合溶液など、生成した蛍光体を任意の液で洗浄することができる。発光特性を著しく低下させない範囲内で、洗浄液に過酸化水素などの還元剤を含ませたり、洗浄液を加熱、冷却してもよい。
[Cleaning process]
A step of washing the fired phosphor before dispersion and classification (washing step) may be included.
Impurities, mainly unreacted residues, and unreacted raw materials used in synthesizing the phosphor tend to remain in the phosphor, and by-reaction products tend to be generated in the phosphor slurry.
To improve the characteristics, it is necessary to remove as much of the unreacted residue and impurities generated during firing as possible. There are no particular limitations on the cleaning method as long as the impurities can be removed. For example, the generated phosphor can be cleaned with any liquid, such as acids such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, acetic acid, and sulfuric acid, water-soluble organic solvents, alkaline solutions, and mixtures thereof. The cleaning liquid may contain a reducing agent such as hydrogen peroxide, or the cleaning liquid may be heated or cooled within a range that does not significantly deteriorate the luminescence characteristics.

洗浄液に蛍光体を浸漬する時間は、攪拌条件等によっても異なるが、通常10分以上、好ましくは1時間以上であり、また、通常72時間以下、好ましくは48時間以下である。また複数回洗浄を行ってもよいし、洗浄する液の種類や濃度を変えてもよい。
洗浄工程において、蛍光体を浸漬して洗浄する作業を行った後に、ろ過を行い、乾燥させることによって蛍光体を製造することができる。また、エタノールあるいはアセトン、メタノールなどを用いた洗浄を中間に入れてもよい。
The time for immersing the phosphor in the cleaning solution varies depending on the stirring conditions, etc., but is usually 10 minutes or more, preferably 1 hour or more, and usually 72 hours or less, preferably 48 hours or less. Cleaning may be performed multiple times, and the type or concentration of the cleaning solution may be changed.
In the washing process, the phosphor is immersed in the solution and washed, then filtered and dried to produce the phosphor. Washing with ethanol, acetone, methanol, etc. may also be performed in between.

{蛍光体含有組成物}
第一の実施態様に係る蛍光体は、液体媒体と混合して用いることもできる。特に、第一の実施態様に係る蛍光体を発光装置等の用途に使用する場合には、これを液体媒体中に分散させた形態で用いることが好ましい。
{Phosphor-containing composition}
The phosphor according to the first embodiment can be used by mixing with a liquid medium. In particular, when the phosphor according to the first embodiment is used for applications such as a light emitting device, it is preferable to use it in a form dispersed in a liquid medium.

[蛍光体]
第一の実施態様に係る蛍光体を含有する組成物に含有させる場合、該蛍光体の種類に制限は無く、上述した第一の実施態様に係る蛍光体から任意に選択することができる。また、該蛍光体は、1種のみであってもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。更に、該組成物には、第一の実施態様に係る蛍光体の効果を著しく損なわない限り、第一の実施態様に係る蛍光体以外の蛍光体を含有させてもよい。
[Phosphor]
When the phosphor according to the first embodiment is contained in a composition containing the phosphor, the type of the phosphor is not limited and can be selected from the phosphors according to the first embodiment described above. The phosphor may be only one type, or two or more types may be used in any combination and ratio. Furthermore, the composition may contain a phosphor other than the phosphor according to the first embodiment as long as the effect of the phosphor according to the first embodiment is not significantly impaired.

[液体媒体]
該組成物に使用される液体媒体としては、第一の実施態様に係る蛍光体の性能を目的の範囲で損なわない限りにおいて特に限定されない。例えば、所望の使用条件下において液状の性質を示し、第一の実施態様に係る蛍光体を好適に分散させるとともに、好ましくない反応を生じないものであれば、任意の無機系材料および/又は有機系材料が使用でき、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂などが挙げられる。
[Liquid medium]
The liquid medium used in the composition is not particularly limited as long as it does not impair the performance of the phosphor according to the first embodiment within the desired range. For example, any inorganic and/or organic material can be used as long as it exhibits liquid properties under desired use conditions, suitably disperses the phosphor according to the first embodiment, and does not cause undesirable reactions, such as silicone resin, epoxy resin, polyimide silicone resin, etc.

[液体媒体および蛍光体の含有率]
該組成物中の第一の実施態様に係る蛍光体および液体媒体の含有率は、第一の実施態様に係る蛍光体の効果を著しく損なわない限り任意であるが、液体媒体については、該組成物全体に対して、通常30重量%以上、好ましくは50重量%以上であり、通常99重量%以下、好ましくは95重量%以下である。
[Liquid medium and phosphor content]
The content of the phosphor according to the first embodiment and the liquid medium in the composition may be any content as long as it does not significantly impair the effect of the phosphor according to the first embodiment, but the content of the liquid medium is usually 30% by weight or more, preferably 50% by weight or more, and usually 99% by weight or less, preferably 95% by weight or less, based on the entire composition.

[その他の成分]
なお、該組成物には、第一の実施態様に係る蛍光体の効果を著しく損なわない限り、該蛍光体および液体媒体以外に、その他の成分を含有させてもよい。また、その他の成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。
[Other ingredients]
In addition, the composition may contain other components in addition to the phosphor and the liquid medium, as long as the effects of the phosphor according to the first embodiment are not significantly impaired. In addition, the other components may be used alone or in any combination and ratio of two or more.

以下、本発明を実施例によりさら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に限定されるものではない。
なお、下記の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の各実施態様における上限または下限の好ましい値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は、前記上限または下限の値と下記実施例の値または実施例同士の値との組合せで規定される範囲であってもよい。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as it does not depart from the gist of the present invention.
In addition, the values of various manufacturing conditions and evaluation results in the following examples are meant as preferred upper or lower limit values in each embodiment of the present invention, and a preferred range may be a range defined by a combination of the upper or lower limit value and the values of the following examples or values between the examples.

{測定方法}
[発光スペクトル]
発光スペクトルは、蛍光分光光度計F-7000(日立製作所製)を用いて測定した。より具体的には、室温(25℃)で455nmの励起光を照射して500nm以上900nm以下(比較例1-1、実施例1-1の場合)、または750nm以上850nm以下(比較例2-1、実施例3-1~実施例3-3、実施例4-1、実施例4-2の場合)の波長範囲内の発光スペクトルを得た。また、発光ピーク波長は、得られた発光スペクトルから読み取った。
{Measuring method}
[Emission spectrum]
The emission spectrum was measured using a fluorescence spectrophotometer F-7000 (manufactured by Hitachi, Ltd.). More specifically, an emission spectrum was obtained within a wavelength range of 500 nm to 900 nm (in the case of Comparative Example 1-1 and Example 1-1), or 750 nm to 850 nm (in the case of Comparative Example 2-1, Examples 3-1 to 3-3, Examples 4-1 and 4-2) by irradiating with excitation light of 455 nm at room temperature (25° C.). The emission peak wavelength was read from the obtained emission spectrum.

[発光装置の測定]
実施例1-2、実施例2-3、実施例2-4において、赤外発光装置の発光スペクトルは、小型ファイバー光学分光器USB2000(オーシャンオプティクス社製)を用いて測定した。より具体的には、発光装置を点灯し、300nm以上900nm以下の波長範囲で発光装置の発光スペクトルを得た。
[Measurement of light emitting device]
In Examples 1-2, 2-3, and 2-4, the emission spectrum of the infrared light-emitting device was measured using a small fiber optic spectrometer USB2000 (manufactured by Ocean Optics, Inc.) More specifically, the light-emitting device was turned on, and the emission spectrum of the light-emitting device was obtained in the wavelength range of 300 nm to 900 nm.

[励起スペクトル]
励起スペクトルは、蛍光分光光度計F-7000(日立製作所製)を用いて測定した。より具体的には、室温(25℃)で赤外発光ピークをモニターし、300nm以上750nm以下(比較例1-1、実施例1-1の場合)、または300nm以上600nm以下(比較例2-1、実施例3-1~実施例3-3、実施例4-1、実施例4-2の場合)の波長範囲内の励起スペクトルを得た。
[Excitation spectrum]
The excitation spectrum was measured using a fluorescence spectrophotometer F-7000 (manufactured by Hitachi, Ltd.) More specifically, the infrared emission peak was monitored at room temperature (25° C.) to obtain an excitation spectrum in a wavelength range of 300 nm to 750 nm (in the case of Comparative Example 1-1 and Example 1-1) or 300 nm to 600 nm (in the case of Comparative Example 2-1, Examples 3-1 to 3-3, Examples 4-1 and 4-2).

[粉末X線回折測定]
粉末X線回折は、粉末X線回折装置D8 ADVANCE ECO(BRUKER社製)にて精密測定した。測定条件は以下の通りである。
[Powder X-ray diffraction measurement]
The powder X-ray diffraction was precisely measured using a powder X-ray diffractometer D8 ADVANCE ECO (manufactured by BRUKER) under the following measurement conditions.

CuKα管球使用
X線出力=40kV、25mA
発散スリット=自動
検出器=半導体アレイ検出器 LYNXEYE、Cuフィルター使用
走査範囲 2θ=5~90度(比較例1-1、実施例1-1の場合)、または5~90度(比較例2-1、実施例3-1~実施例3-3、実施例4-1、実施例4-2の場合)
読み込み幅=0.025度
CuKα tube used X-ray output = 40 kV, 25 mA
Divergence slit = automatic Detector = semiconductor array detector LYNXEYE, Cu filter used Scanning range 2θ = 5 to 90 degrees (in the case of Comparative Example 1-1 and Example 1-1), or 5 to 90 degrees (in the case of Comparative Example 2-1, Examples 3-1 to 3-3, Examples 4-1 and 4-2)
Reading width = 0.025 degrees

[反射率測定]
実施例1-1、実施例2-1、実施例3-1、実施例4-1において、反射率の測定は、分光光度計U-3310(日立製作所社製)を用いて行った。より具体的には、BaSO粒子と実施例の蛍光体粒子とを、それぞれ石英セルに敷き詰めた。BaSO粒子を基準試料とし、300nm以上900nm以下の波長範囲で、BaSO粒子の反射率に対する相対値として実施例の蛍光体粒子の反射率(%)を測定した。
[Reflectance measurement]
In Examples 1-1, 2-1, 3-1, and 4-1, the reflectance was measured using a spectrophotometer U-3310 (manufactured by Hitachi, Ltd.). More specifically, BaSO 4 particles and the phosphor particles of the examples were each spread in a quartz cell. Using BaSO 4 particles as a reference sample, the reflectance (%) of the phosphor particles of the examples was measured as a relative value to the reflectance of BaSO 4 particles in the wavelength range of 300 nm to 900 nm.

(比較例1-1:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がY2.97Tm0.03Ga12となるように、原料を配合してYGG:Tm3+蛍光体を作製した。
原料として市販のY粉末(信越化学工業社製 SY-OR-P-1622)、G
粉末(三井金属工業社製 90402)、およびTm粉末(信越化学工業社製 TM-04-001)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がY:Ga:Tm=2.97:5.00:0.03となるように秤量した。これら原料をアルミナ製乳鉢の中でエタノールを添加してから湿式混合し、エタノールを自然乾燥してからアルミナ製の容器に入れ、混合原料を入れた容器を小型電気炉(モトヤマ社製 スーパーバーン)に設置し、大気下1500℃で8時間加熱する事で、焼成体を得た。焼成体をアルミナ乳鉢内で大きい塊がなくなるまで解砕する事で、蛍光体を得た。
(Comparative Example 1-1: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be Y 2.97 Tm 0.03 Ga 5 O 12 , and a YGG:Tm 3+ phosphor was produced.
The raw materials were commercially available Y 2 O 3 powder (SY-OR-P-1622 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.),
A2O3 powder ( Mitsui Metals 90402) and Tm2O3 powder (Shin-Etsu Chemical TM-04-001) were used. Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was Y :Ga:Tm = 2.97:5.00:0.03. These raw materials were mixed in an alumina mortar after adding ethanol, and the ethanol was naturally dried before being placed in an alumina container. The container containing the mixed raw materials was placed in a small electric furnace (Motoyama Superburn) and heated at 1500 ° C for 8 hours in air to obtain a fired body. The fired body was crushed in the alumina mortar until no large lumps remained, obtaining a phosphor.

得られた蛍光体の発光スペクトルを図1-1に、励起スペクトルを図1-2に、それぞれ細線で示す。なお、発光スペクトルの励起光波長は463nm、励起スペクトルの発光波長は808nmとした。図1-1からは、本比較例の蛍光体は800nm周辺に赤外発光ピークを持つことが判る。 The emission spectrum of the obtained phosphor is shown by a thin line in Figure 1-1, and the excitation spectrum is shown by a thin line in Figure 1-2. Note that the excitation light wavelength of the emission spectrum was 463 nm, and the emission wavelength of the excitation spectrum was 808 nm. Figure 1-1 shows that the phosphor of this comparative example has an infrared emission peak around 800 nm.

(実施例1-1:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がY2.97Tm0.03Ga4.75Cr0.2512となるように、原料を配合してYGG:Cr3+,Tm3+蛍光体を作製した。
原料として市販のY粉末(信越化学工業社製 SY-OR-P-1622)、Ga粉末(三井金属工業社製 90402)、Cr粉末(キシダ化学社製 B58840N)、およびTm粉末(信越化学工業社製 TM-04-001)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がY:Ga:Cr:Tm=2.97:4.75:0.25:0.03となるように秤量した以外は、比較例1-1と同じように混合、加熱して、蛍光体を得た。
(Example 1-1: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be Y 2.97 Tm 0.03 Ga 4.75 Cr 0.25 O 12 , and a YGG:Cr 3+ ,Tm 3+ phosphor was produced.
As raw materials, commercially available Y 2 O 3 powder (SY-OR-P-1622 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Ga 2 O 3 powder (90402 manufactured by Mitsui Metals Co., Ltd.), Cr 2 O 3 powder (B58840N manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), and Tm 2 O 3 powder (TM-04-001 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were used. Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was Y:Ga:Cr:Tm = 2.97:4.75:0.25:0.03, and other than that, the mixture was mixed and heated in the same manner as in Comparative Example 1-1 to obtain a phosphor.

本蛍光体について粉末X線回折測定を行って得られたXRDパターンを図1-3に示す。本蛍光体が単相YGGから成ることが判る。また、本蛍光体の発光スペクトルを図1-1に、励起スペクトルを図1-2に、それぞれ太線で示す。なお、発光スペクトルの励起光波長は440nm、励起スペクトルの発光波長は825nmとした。図1-1からは、本実施例の蛍光体は800nm周辺に、比較例1-1の蛍光体に比べて強度が6倍以上である強い赤外発光ピークを持つことが判る。具体的には、800nm周辺の発光スペクトルにおいてピークが観察される波長は794nmおよび825nmであり、これらのピークの波形は重なって観察されるが、それぞれ半値幅は27.4nmおよび16.3nmであった。この重なった発光ピークらを1つの発光ピークとみなして発光ピークの波形の半値幅を測定した。その結果、発光ピーク波長は794nmであり、該発光ピークの波形の半値幅は49.5nmであった。また、図1-2からは、本実施例の蛍光体は青色から赤色にかけての広い波長帯の光によって励起され、赤外発光することが判る。
また、本蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率R1(%)と、波長700から800nmまでの間における最小の反射率R2(%)とを測定し、その差R1-R2(%)を算出した。その結果を表1に示す。
The XRD pattern obtained by performing powder X-ray diffraction measurement on this phosphor is shown in FIG. 1-3. It can be seen that this phosphor is composed of single-phase YGG. The emission spectrum of this phosphor is shown in FIG. 1-1, and the excitation spectrum is shown in FIG. 1-2, both of which are shown by thick lines. The excitation light wavelength of the emission spectrum was 440 nm, and the emission wavelength of the excitation spectrum was 825 nm. From FIG. 1-1, it can be seen that the phosphor of this example has a strong infrared emission peak around 800 nm, which is six times stronger than the phosphor of Comparative Example 1-1. Specifically, the wavelengths at which peaks are observed in the emission spectrum around 800 nm are 794 nm and 825 nm, and the waveforms of these peaks are observed overlapping, but the half-widths were 27.4 nm and 16.3 nm, respectively. The overlapping emission peaks were regarded as one emission peak, and the half-widths of the waveforms of the emission peaks were measured. As a result, the emission peak wavelength was 794 nm, and the half-width of the waveform of the emission peak was 49.5 nm. Also, from FIG. 1-2, it can be seen that the phosphor of this example is excited by light in a wide wavelength band from blue to red, and emits infrared light.
Furthermore, the minimum reflectance R1 (%) of this phosphor in the wavelength range of 350 to 700 nm and the minimum reflectance R2 (%) in the wavelength range of 700 to 800 nm were measured, and the difference R1-R2 (%) was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 0007487816000001
Figure 0007487816000001

(実施例1-2:発光装置の製造)
YGG:Cr3+,Tm3+と青色LEDとを組み合わせて赤外発光装置を作製した。
原料として実施例1-1で得られた蛍光体、および熱硬化性シリコーン樹脂を用いた。各原料を、重量比で蛍光体:熱硬化性シリコーン樹脂=15:85となるように秤量した。これら原料をEME社製V-mini300を使って混合し、市販の青LED(昭和電工社製)を搭載したパッケージに塗布し硬化させる事で、発光装置を得た。発光装置の発光スペクトルを図1-4に示す。発光装置が、およそ800nmに周辺赤外発光ピークを持つことがわかる。
(Example 1-2: Manufacturing of a light-emitting device)
An infrared light emitting device was fabricated by combining YGG:Cr 3+ , Tm 3+ with a blue LED.
The phosphor obtained in Example 1-1 and thermosetting silicone resin were used as raw materials. Each raw material was weighed so that the weight ratio of phosphor to thermosetting silicone resin was 15:85. These raw materials were mixed using an EME V-mini300, and the mixture was applied to a package equipped with a commercially available blue LED (Showa Denko K.K.) and cured to obtain a light-emitting device. The emission spectrum of the light-emitting device is shown in FIG. 1-4. It can be seen that the light-emitting device has an ambient infrared emission peak at approximately 800 nm.

(比較例2-1:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLa1.98Tm0.02MgGeOとなるように、原料を配合してLaMgGeO:Tm3+蛍光体を作製した。
原料として市販のLa粉末(信越化学社製 LA-04-153)、MgO粉末(和光純薬社製 LKG5947)、GeO粉末(高純度化学研究所製 313826)、およびTm粉末(信越化学工業社製 TM-04-001)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がLa:Mg:Ge:Tm=1.98:1.00:1.00:0.02となるように秤量した。これら原料をアルミナ製乳鉢の中でエタノールを添加してから湿式混合し、エタノールを自然乾燥してからアルミナ製の容器に入れ、混合原料を入れた容器を小型電気炉(モトヤマ社製 スーパーバーン)に設置し、大気下1400℃で8時間加熱する事で、焼成体を得た。焼成体をアルミナ乳鉢内で大きい塊がなくなるまで解砕する事で、蛍光体を得た。
(Comparative Example 2-1: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be La 1.98 Tm 0.02 MgGeO 6 , and a La 2 MgGeO 6 :Tm 3+ phosphor was produced.
As raw materials, commercially available La 2 O 3 powder (LA-04-153 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), MgO powder (LKG5947 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), GeO 2 powder (313826 manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.), and Tm 2 O 3 powder (TM-04-001 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were used. Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was La:Mg:Ge:Tm = 1.98:1.00:1.00:0.02. These raw materials were mixed in an alumina mortar after adding ethanol, and then placed in an alumina container after naturally drying the ethanol. The container containing the mixed raw materials was placed in a small electric furnace (Superburn manufactured by Motoyama Co., Ltd.) and heated at 1400 ° C. in air for 8 hours to obtain a fired body. The fired body was crushed in the alumina mortar until no large lumps remained, to obtain a phosphor.

得られた蛍光体の発光スペクトルを図2-1に、励起スペクトルを図2-2に、それぞれ細線で示す。なお、発光スペクトルの励起光波長は455nm、励起スペクトルの発光波長は798nmとした。図2-1からは、本比較例の蛍光体は800nm周辺に赤外発光ピークを持たないことが判る。 The emission spectrum of the obtained phosphor is shown by a thin line in Figure 2-1, and the excitation spectrum is shown by a thin line in Figure 2-2. Note that the excitation light wavelength of the emission spectrum was 455 nm, and the emission wavelength of the excitation spectrum was 798 nm. From Figure 2-1, it can be seen that the phosphor of this comparative example does not have an infrared emission peak around 800 nm.

(実施例2-1:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLa1.98Tm0.02MgGe0.99Mn0.01となるように、原料を配合してLaMgGeO:Mn4+,Tm3+蛍光体を作製した。
原料として市販のLa粉末(信越化学社製 LA-04-153)、MgO粉末(和光純薬社製 LKG5947)、GeO粉末(高純度化学研究所製 313826)、Tm粉末(信越化学工業社製 TM-04-001)、およびMnO粉末(高純度化学研究所製 194474)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がLa:Mg:Ge:Tm:Mn=1.98:1.00:0.99:0.02:0.01となるように秤量した以外は、比較例2-1と同じように混合、加熱して、蛍光体を得た。
(Example 2-1: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be La 1.98 Tm 0.02 MgGe 0.99 Mn 0.01 O 6 , and a La 2 MgGeO 6 :Mn 4+ ,Tm 3+ phosphor was produced.
As raw materials, commercially available La 2 O 3 powder (LA-04-153 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), MgO powder (LKG5947 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), GeO 2 powder (313826 manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.), Tm 2 O 3 powder (TM-04-001 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and MnO 2 powder (194474 manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) were used. Each raw material was weighed so that the molar ratio of cations was La:Mg:Ge:Tm:Mn = 1.98:1.00:0.99:0.02:0.01, and the mixture was mixed and heated in the same manner as in Comparative Example 2-1 to obtain a phosphor.

本蛍光体について粉末X線回折測定を行って得られたXRDパターンを図2-3に示す。本蛍光体が単相LaMgGeOから成ることが判る。
また、本蛍光体の発光スペクトルを図2-1に、励起スペクトルを図2-2に、それぞれ太線で示す。なお、発光スペクトルの励起光波長は455nm、励起スペクトルの発光波長は798nmとした。図2-1からは、本実施例の蛍光体は800nm周辺に、強い赤外発光ピークを持つことが判る。発光ピーク波長は798nm、該発光ピークの波形の半値幅は14.4nmであった。また、図2-2からは、本実施例の蛍光体は紫外から青色にかけての広い波長帯の光によって励起され、赤外発光することが判る。
また、本蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率R1(%)と、波長700から800nmまでの間における最小の反射率R2(%)とを測定し、その差R1-R2(%)を算出した。その結果を表1に示す。
The XRD pattern obtained by performing powder X-ray diffraction measurement on this phosphor is shown in Figure 2-3. It is clear that this phosphor is composed of single- phase La2MgGeO6 .
The emission spectrum of this phosphor is shown by a thick line in FIG. 2-1, and the excitation spectrum is shown by a thick line in FIG. 2-2. The excitation light wavelength of the emission spectrum was 455 nm, and the emission wavelength of the excitation spectrum was 798 nm. From FIG. 2-1, it can be seen that the phosphor of this example has a strong infrared emission peak around 800 nm. The emission peak wavelength was 798 nm, and the half-width of the waveform of the emission peak was 14.4 nm. From FIG. 2-2, it can be seen that the phosphor of this example is excited by light in a wide wavelength band from ultraviolet to blue, and emits infrared light.
Furthermore, the minimum reflectance R1 (%) of this phosphor in the wavelength range of 350 to 700 nm and the minimum reflectance R2 (%) in the wavelength range of 700 to 800 nm were measured, and the difference R1-R2 (%) was calculated. The results are shown in Table 1.

(実施例2-2:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLa1.98Tm0.02MgTi0.99Mn0.01となるように、原料を配合してLaMgTiO:Mn4+,Tm3+蛍光体を作製した。
原料として市販のLa粉末(信越化学社製 LA-04-153)、Mg(OH)粉末(高純度化学研究所製 83480D)、TiO粉末(和光純薬製 LAG1626)、Tm粉末(信越化学工業社製 TM-04-001)、およびMnO粉末(高純度化学研究所製 194474)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がLa:Mg:Ti:Tm:Mn=1.98:1.00:0.99:0.02:0.01となるように秤量した。それ以外は、実施例2-1と同じように混合、加熱して、蛍光体を得た。
本蛍光体について粉末X線回折測定を行って得られたXRDパターンを図2-6に示す。本蛍光体が単相LaMgTiOから成ることが判る。
また、本蛍光体の発光スペクトルを図2-4に、励起スペクトルを図2-5に太線で示す。なお、発光スペクトルの励起光波長は455nm、励起スペクトルの発光波長は804nmとした。図2-4からは、本実施例の蛍光体は800nm周辺に、強い赤外発光ピークを持つことが判る。発光ピーク波長は804nm、該発光ピークの波形の半値幅は26.2nmであった。また、図2-5からは、本実施例の蛍光体は紫外から青色にかけての広い波長帯の光によって励起され、赤外発光することが判る。
(Example 2-2: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be La 1.98 Tm 0.02 MgTi 0.99 Mn 0.01 O 6 , and a La 2 MgTiO 6 :Mn 4+ ,Tm 3+ phosphor was produced.
As raw materials , commercially available La2O3 powder (LA-04-153 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Mg(OH) 2 powder (83480D manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.), TiO2 powder (LAG1626 manufactured by Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.), Tm2O3 powder (TM-04-001 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and MnO2 powder (194474 manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) were used. Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was La:Mg:Ti:Tm:Mn = 1.98:1.00:0.99:0.02:0.01. Other than that, the mixture was mixed and heated in the same manner as in Example 2-1 to obtain a phosphor.
The XRD pattern obtained by performing powder X-ray diffraction measurement on this phosphor is shown in Figure 2-6, which shows that this phosphor is composed of single-phase La2MgTiO6 .
The emission spectrum of this phosphor is shown by a thick line in FIG. 2-4, and the excitation spectrum is shown by a thick line in FIG. 2-5. The excitation light wavelength of the emission spectrum was 455 nm, and the emission wavelength of the excitation spectrum was 804 nm. From FIG. 2-4, it can be seen that the phosphor of this example has a strong infrared emission peak around 800 nm. The emission peak wavelength was 804 nm, and the half-width of the waveform of the emission peak was 26.2 nm. From FIG. 2-5, it can be seen that the phosphor of this example is excited by light in a wide wavelength band from ultraviolet to blue, and emits infrared light.

(実施例2-3:発光装置の製造)
実施例2-1で得られた蛍光体であるLaMgGeO:Mn4+,Tm3+と青色LEDとを組み合わせて赤外発光装置を作製した。
原料として実施例2-1で得られた蛍光体、および熱硬化性シリコーン樹脂を用いた。各原料を、重量比で蛍光体:熱硬化性シリコーン樹脂=15:85となるように秤量した。これら原料をEME社製V-mini300を使って混合し、市販の青LED(昭和電工社製)を搭載したパッケージに塗布し硬化させる事で、発光装置を得た。発光装置の発光スペクトルを図2-7に示す。発光装置が、およそ800nm周辺に赤外発光ピークを持つことがわかる。
(Example 2-3: Production of a light-emitting device)
An infrared light emitting device was fabricated by combining the phosphor La 2 MgGeO 6 :Mn 4+ , Tm 3+ obtained in Example 2-1 with a blue LED.
The phosphor obtained in Example 2-1 and thermosetting silicone resin were used as raw materials. Each raw material was weighed so that the weight ratio of phosphor to thermosetting silicone resin was 15:85. These raw materials were mixed using an EME V-mini300, and the mixture was applied to a package equipped with a commercially available blue LED (Showa Denko K.K.) and cured to obtain a light-emitting device. The emission spectrum of the light-emitting device is shown in FIG. 2-7. It can be seen that the light-emitting device has an infrared emission peak around 800 nm.

(実施例2-4:発光装置の製造)
実施例2-2で得られた蛍光体であるLaMgTiO:Mn4+,Tm3+と青色LEDとを組み合わせて赤外発光装置を作製した。
原料として実施例2-2で得られた蛍光体、および熱硬化性シリコーン樹脂を用いた。それ以外は、実施例2-3と同じように秤量、塗布、硬化して、発光装置を得た。発光装置の発光スペクトルを図2-8に示す。発光装置が、およそ800nm周辺に赤外発光ピークを持つことがわかる。
(Example 2-4: Production of a light-emitting device)
An infrared light emitting device was produced by combining the phosphor La 2 MgTiO 6 :Mn 4+ , Tm 3+ obtained in Example 2-2 with a blue LED.
The phosphor obtained in Example 2-2 and a thermosetting silicone resin were used as raw materials. Other than that, the same weighing, coating, and curing were performed as in Example 2-3 to obtain a light-emitting device. The emission spectrum of the light-emitting device is shown in Figure 2-8. It can be seen that the light-emitting device has an infrared emission peak around 800 nm.

(実施例3-1:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLa0.95Tm0.05MgAl10.67Cr0.3319となるように、原料を配合してLaMgAl1119:Cr3+,Tm3+蛍光体を作製した。
原料として市販のLa(OH)粉末(高純度化学研究所社製)、MgO粉末(和光純薬工業社製)、Al粉末(住友化学社製)、Cr粉末(キシダ化学社製)およびTm粉末(信越化学工業社製)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がLa:Tm:Mg:Al:Cr=0.95:0.05:1.00:10.67:0.33となるように秤量した。これら原料にHBO粉末(和光純薬工業社製)を外付けで5wt%添加した後にアルミナ製乳鉢の中でエタノールを添加してから湿式混合し、エタノールを自然乾燥してからアルミナ製の容器に入れ、混合原料を入れた容器を小型電気炉(モト
ヤマ社製 スーパーバーン)に設置し、大気下1500℃で8時間加熱する事で、焼成体を得た。焼成体をアルミナ乳鉢内で大きい塊がなくなるまで解砕する事で、蛍光体を得た。
また、本蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率R1(%)と、波長700から800nmまでの間における最小の反射率R2(%)とを測定し、その差R1-R2(%)を算出した。その結果を表1に示す。
(Example 3-1: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be La 0.95 Tm 0.05 MgAl 10.67 Cr 0.33 O 19 , and a LaMgAl 11 O 19 :Cr 3+ ,Tm 3+ phosphor was produced.
The raw materials used were commercially available La(OH) 3 powder (manufactured by High Purity Chemical Research Institute), MgO powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Al2O3 powder (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Cr2O3 powder (manufactured by Kishida Chemical Co. , Ltd.), and Tm2O3 powder (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was La:Tm:Mg:Al:Cr = 0.95:0.05:1.00:10.67:0.33. After adding 5 wt% of H3BO3 powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to these raw materials externally, ethanol was added in an alumina mortar and then wet-mixed, the ethanol was naturally dried, and then the mixture was placed in an alumina container. The container containing the mixed raw materials was placed in a small electric furnace (Superburn manufactured by Motoyama Co., Ltd.) and heated at 1500 ° C. in air for 8 hours to obtain a sintered body. The fired body was crushed in an alumina mortar until no large lumps remained, to obtain a phosphor.
Furthermore, the minimum reflectance R1 (%) of this phosphor in the wavelength range of 350 to 700 nm and the minimum reflectance R2 (%) in the wavelength range of 700 to 800 nm were measured, and the difference R1-R2 (%) was calculated. The results are shown in Table 1.

得られた蛍光体の発光スペクトルを図3-1に実線で、励起スペクトルを図3-2に点線で示す。なお、発光スペクトルの励起光波長は455nm、励起スペクトルの発光波長は809nmとした。
図3-1からは、本実施例の蛍光体は809nmに半値幅が狭い赤外発光ピークを持つことが判る。また、図3-2からは、本実施例の蛍光体は紫外から青色にかけての広い波長帯の光によって励起され、赤外発光することが判る。発光ピーク波長809nmにおける発光ピークの波形の半値幅は50nmであった。
本実施例の蛍光体の粉末X線回折測定を行って得られたXRDパターンを図3-3に示す。本実施例の蛍光体がLaMgAl1119からなることが判る。
The emission spectrum of the obtained phosphor is shown by a solid line in Fig. 3-1, and the excitation spectrum is shown by a dotted line in Fig. 3-2. The excitation light wavelength of the emission spectrum was 455 nm, and the emission wavelength of the excitation spectrum was 809 nm.
It can be seen from Fig. 3-1 that the phosphor of this example has an infrared emission peak with a narrow half-width at 809 nm. Also, it can be seen from Fig. 3-2 that the phosphor of this example is excited by light in a wide wavelength band from ultraviolet to blue, and emits infrared light. The half-width of the emission peak waveform at the emission peak wavelength of 809 nm was 50 nm.
The XRD pattern obtained by carrying out powder X-ray diffraction measurement of the phosphor of this example is shown in Fig. 3-3. It is found that the phosphor of this example is made of LaMgAl 11 O 19 .

(実施例3-2:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLa0.95Tm0.05MgAl10.89Cr0.1119となるように、原料を配合した以外は実施例3-1と同様にして実施例3-2の蛍光体を得た。得られた蛍光体に波長455nmの励起光を照射した際の発光スペクトルに拠れば、本実施例の蛍光体は801nmに半値幅が狭い赤外発光ピークを持つことが確認された。
(Example 3-2: Production of phosphor)
The phosphor of Example 3-2 was obtained in the same manner as in Example 3-1 , except that the raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis had a composition of La0.95Tm0.05MgAl10.89Cr0.11O19 . According to the emission spectrum when the obtained phosphor was irradiated with excitation light having a wavelength of 455 nm, it was confirmed that the phosphor of this example had an infrared emission peak with a narrow half-width at 801 nm.

(実施例3-3:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLa0.99Tm0.01MgAl10.67Cr0.3319となるように、原料を配合した以外は実施例3-1と同様にして実施例3-3の蛍光体を得た。得られた蛍光体に波長455nmの励起光を照射した際の発光スペクトルに拠れば、本実施例の蛍光体は、798nmに半値幅が狭い赤外発光ピークが確認された。
(Example 3-3: Production of phosphor)
The phosphor of Example 3-3 was obtained in the same manner as in Example 3-1 , except that the raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would have a structure of La0.99Tm0.01MgAl10.67Cr0.33O19 . According to the emission spectrum when the obtained phosphor was irradiated with excitation light having a wavelength of 455 nm, the phosphor of this example was confirmed to have an infrared emission peak with a narrow half-width at 798 nm.

(実施例4-1:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLaAl0.99Cr0.01Ti15となるように、原料を配合してLaAlTi15:Cr3+蛍光体を作製した。
原料として市販のLa(OH)粉末(高純度化学研究所社製)、TiO粉末(フルウチ化学社製)、Al粉末(住友化学社製)、Cr粉末(キシダ化学社製)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がLa:Al:Cr:Ti=5:0.99:0.01:3となるように秤量した。これら原料にHBO粉末(和光純薬工業社製)を外付けで2wt%添加した後にアルミナ製乳鉢の中でエタノールを添加してから湿式混合し、エタノールを自然乾燥してからアルミナ製の容器に入れ、混合原料を入れた容器を小型電気炉(モトヤマ社製 スーパーバーン)に設置し、大気下1500℃で8時間加熱する事で、焼成体を得た。焼成体をアルミナ乳鉢内で大きい塊がなくなるまで解砕する事で、蛍光体を得た。
(Example 4-1: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be La 5 Al 0.99 Cr 0.01 Ti 3 O 15 , and a La 5 AlTi 3 O 15 :Cr 3+ phosphor was produced.
The raw materials used were commercially available La(OH) 3 powder (manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho ) , TiO2 powder (manufactured by Furuuchi Chemical), Al2O3 powder (manufactured by Sumitomo Chemical), and Cr2O3 powder (manufactured by Kishida Chemical). Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was La:Al:Cr:Ti = 5 :0.99:0.01:3. After adding 2 wt% H3BO3 powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) to these raw materials externally, ethanol was added in an alumina mortar and then wet-mixed. The ethanol was naturally dried and then placed in an alumina container. The container containing the mixed raw materials was placed in a small electric furnace (Superburn, manufactured by Motoyama Co., Ltd.) and heated at 1500 ° C. for 8 hours in air to obtain a fired body. The fired body was crushed in the alumina mortar until no large lumps remained, obtaining a phosphor.

得られた蛍光体の発光スペクトルを図4-1に実線で、励起スペクトルを図4-2に点線で示す。なお、発光スペクトルの励起光波長は455nm、励起スペクトルの発光波長は753nmとした。
図4-1からは、本実施例の蛍光体は753nmに半値幅が狭い赤外発光ピークを持つことが判る。また、図4-2からは、本実施例の蛍光体は紫外から青色にかけての広い波長帯の光によって励起され、赤外発光することが判る。発光ピーク波長753nmにおける発光ピークの波形の半値幅は41nmであった。
The emission spectrum of the obtained phosphor is shown by a solid line in Fig. 4-1, and the excitation spectrum is shown by a dotted line in Fig. 4-2. The excitation light wavelength of the emission spectrum was 455 nm, and the emission wavelength of the excitation spectrum was 753 nm.
It can be seen from Fig. 4-1 that the phosphor of this example has an infrared emission peak with a narrow half-width at 753 nm. Also, it can be seen from Fig. 4-2 that the phosphor of this example is excited by light in a wide wavelength band from ultraviolet to blue, and emits infrared light. The half-width of the emission peak waveform at the emission peak wavelength of 753 nm was 41 nm.

本実施例の蛍光体の粉末X線回折測定を行って得られたXRDパターンを図4-3に示す。本実施例の蛍光体が主としてLaAlTi15からなることが判る。なお、図4-3中に矢印で示したピークは、不純物相として副生したLaAlOである。図4-3中のピーク強度が小さいこと、さらにLaAlO:Crの発光は、通常、約737nmに最大発光ピークを有し、735nm~755nmの間に複数の弱い発光ピークを有する発光であることから、上記で観察される753nmの半値幅が狭い赤外発光ピークはLaAlTi15に由来するものであると言える。
また、本蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率R1(%)と、波長700から800nmまでの間における最小の反射率R2(%)とを測定し、その差R1-R2(%)を算出した。その結果を表1に示す。
The XRD pattern obtained by performing powder X-ray diffraction measurement of the phosphor of this example is shown in Figure 4-3. It can be seen that the phosphor of this example is mainly composed of La 5 AlTi 3 O 15. The peak indicated by the arrow in Figure 4-3 is LaAlO 3 by-produced as an impurity phase. Since the peak intensity in Figure 4-3 is small, and further, the emission of LaAlO 3 :Cr usually has a maximum emission peak at about 737 nm and has multiple weak emission peaks between 735 nm and 755 nm, it can be said that the infrared emission peak with a narrow half-width at 753 nm observed above is derived from La 5 AlTi 3 O 15 .
Furthermore, the minimum reflectance R1 (%) of this phosphor in the wavelength range of 350 to 700 nm and the minimum reflectance R2 (%) in the wavelength range of 700 to 800 nm were measured, and the difference R1-R2 (%) was calculated. The results are shown in Table 1.

(実施例4-2:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がLaAl0.95Cr0.05Ti15となるように、原料を配合してLaAlTi15:Cr3+蛍光体を作製した。
原料として市販のLa(OH)粉末(高純度化学研究所社製)、TiO粉末(昭和電工製)、Al粉末(住友化学社製)、Cr粉末(キシダ化学社製)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がLa:Al:Cr:Ti=5:0.95:0.05:3となるように秤量した。アルミナ製乳鉢の中でエタノールを添加してから湿式混合し、エタノールを自然乾燥してからアルミナ製の容器に入れ、混合原料を入れた容器を小型電気炉(モトヤマ社製 スーパーバーン)に設置し、大気下1600℃で8時間加熱する事で、焼成体を得た。焼成体をアルミナ乳鉢内で大きい塊がなくなるまで解砕する事で、蛍光体を得た。
得られた蛍光体に波長455nmの励起光を照射した際の発光スペクトルに拠れば、本実施例の蛍光体は752nmに半値幅が狭い赤外発光ピークを持つことが確認された。
(Example 4-2: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be La 5 Al 0.95 Cr 0.05 Ti 3 O 15 , and a La 5 AlTi 3 O 15 :Cr 3+ phosphor was produced.
The raw materials used were commercially available La(OH) 3 powder (manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho ) , TiO2 powder (manufactured by Showa Denko), Al2O3 powder (manufactured by Sumitomo Chemical), and Cr2O3 powder (manufactured by Kishida Chemical). Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was La:Al:Cr:Ti = 5 :0.95:0.05:3. Ethanol was added to an alumina mortar and then wet mixed, the ethanol was naturally dried, and the mixture was placed in an alumina container. The container containing the mixed raw materials was placed in a small electric furnace (Superburn, manufactured by Motoyama Co., Ltd.) and heated at 1600 ° C. for 8 hours in air to obtain a fired body. The fired body was crushed in the alumina mortar until no large lumps remained, to obtain a phosphor.
According to the emission spectrum when the obtained phosphor was irradiated with excitation light having a wavelength of 455 nm, it was confirmed that the phosphor of this example had an infrared emission peak with a narrow half-value width at 752 nm.

(実施例5-1:蛍光体の製造)
合成後に得られる蛍光体がSr0.96Sm0.03Tm0.01BPOとなるように、原料を配合してSrBPO:Sm2+,Tm3+蛍光体を作製した。
原料として市販のSrHPO粉末(白辰化学社製)、Sm粉末(三津和化学社製)、Tm粉末(信越化学工業社製)およびHBO粉末(和光純薬工業社製)を用いた。各原料を、カチオンのモル比がSr:Sm:Tm=0.96:0.03:0.01となるように秤量し、混合した後にアルミナ製の容器に入れ、混合原料を入れた容器を管状炉に設置し、還元雰囲気下(N(96%)+H(4%))において950℃で8時間加熱する事で、焼成体を得た。焼成体をアルミナ乳鉢内で大きい塊がなくなるまで解砕する事で、蛍光体を得た。
得られた蛍光体に波長455nmの光を照射した際の発光スペクトルを図5-1に実線で示し、発光波長810nmに対する励起スペクトルを点線で示す。図5-1において、波長800nmから850nmの間における発光ピークの波形の半値幅は23nmであった。図5-1からわかるように、本実施例の蛍光体は、波長300nmから600nmの広い範囲で励起され、波長800nmから850nmの間に半値幅の狭い赤外発光ピークを持つことがわかる。
(Example 5-1: Production of phosphor)
The raw materials were mixed so that the phosphor obtained after synthesis would be Sr 0.96 Sm 0.03 Tm 0.01 BPO 5 , and a SrBPO 5 :Sm 2+ ,Tm 3+ phosphor was produced.
The raw materials used were commercially available SrHPO4 powder (Hakutatsu Chemical Co., Ltd.), Sm2O3 powder ( Mitsuwa Chemical Co., Ltd.), Tm2O3 powder (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and H3BO3 powder ( Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Each raw material was weighed so that the molar ratio of the cations was Sr :Sm:Tm = 0.96:0.03:0.01, mixed, and then placed in an alumina container. The container containing the mixed raw materials was placed in a tubular furnace and heated at 950 ° C. for 8 hours in a reducing atmosphere ( N2 (96%) + H2 (4%)) to obtain a fired body. The fired body was crushed in an alumina mortar until no large lumps remained, to obtain a phosphor.
The emission spectrum of the obtained phosphor when irradiated with light having a wavelength of 455 nm is shown by a solid line in Figure 5-1, and the excitation spectrum for an emission wavelength of 810 nm is shown by a dotted line. In Figure 5-1, the half-width of the emission peak waveform between wavelengths of 800 nm and 850 nm was 23 nm. As can be seen from Figure 5-1, the phosphor of this example is excited in a wide range of wavelengths from 300 nm to 600 nm, and has an infrared emission peak with a narrow half-width between wavelengths of 800 nm and 850 nm.

また、本実施例の蛍光体の粉末X線回折測定を行って得られたXRDパターンを図5-2に示す。本実施例の蛍光体がSrBPOからなることが判る。
5-2 shows the XRD pattern obtained by carrying out powder X-ray diffraction measurement of the phosphor of this example. It is clear that the phosphor of this example is made of SrBPO5 .

Claims (4)

母体結晶中に付活元素として2価のサマリウム(Sm)および3価のツリウム(Tm)を有する結晶相を含有し、紫外光または可視光の光を吸収し波長800から1000nmまでの間に発光ピーク波長を有し
前記母体結晶が、下記式(5-1)で表される化学組成を有する結晶相を含有することを特徴とする、蛍光体:
G1 1-a G2 G3 ・・・(5-1)
ただし、
G1は、アルカリ土類金属元素から選ばれる一つ以上の金属元素を示し、
G2は、SmおよびTmを必須とする、希土類金属元素から選ばれる二つ以上の金属元素を示し、
G3は、B、Al、Ga、Si、GeおよびPから選ばれる二つ以上の金属元素を示し、
Oは、酸素を示し、
0<a<0.2であり、1.5<b<2.5である。
The host crystal contains a crystalline phase having divalent samarium (Sm) and trivalent thulium (Tm) as activation elements, absorbs ultraviolet light or visible light, and has an emission peak wavelength within a wavelength range of 800 to 1000 nm ,
A phosphor, characterized in that the host crystal contains a crystalline phase having a chemical composition represented by the following formula (5-1):
G1 1-a G2 a G3 b O 5 ... (5-1)
however,
G1 represents one or more metal elements selected from alkaline earth metal elements;
G2 represents two or more metal elements selected from rare earth metal elements, essentially including Sm and Tm;
G3 represents two or more metal elements selected from B, Al, Ga, Si, Ge, and P;
O represents oxygen;
0<a<0.2 and 1.5<b<2.5.
紫外光または可視光を発する半導体発光素子と、
該半導体発光素子から発せられた紫外光または可視光を吸収し赤外領域で発光する蛍光体とを含む発光装置であり、
該赤外領域で発光する蛍光体は請求項に記載の蛍光体を含み、
該赤外領域で発光する蛍光体の赤外領域における発光ピーク波長が波長700から1000nmまでの間にあって、該発光ピークの波形の半値幅が60nm未満であることを特徴とする発光装置。
A semiconductor light emitting element that emits ultraviolet light or visible light;
a phosphor that absorbs ultraviolet light or visible light emitted from the semiconductor light emitting element and emits light in the infrared region,
The phosphor emitting light in the infrared region includes the phosphor according to claim 1 ,
A light emitting device, characterized in that the phosphor emitting light in the infrared region has an emission peak wavelength in the infrared region between 700 and 1000 nm, and the half-value width of the waveform of the emission peak is less than 60 nm.
前記赤外領域で発光する蛍光体の波長350から700nmまでの間における最小の反射率(%)が、波長700から800nmまでの間における最小の反射率(%)よりも低く、その差が20%以上である、請求項に記載の発光装置。 3. The light emitting device according to claim 2, wherein the minimum reflectance (%) of the phosphor emitting light in the infrared region in the wavelength range of 350 to 700 nm is lower than the minimum reflectance (%) in the wavelength range of 700 to 800 nm, the difference being 20 % or more. 前記半導体発光素子から発せられた紫外光または可視光の発光ピーク波長が、波長300から700nmまでの間にある、請求項2または3に記載の発光装置。 4. The light emitting device according to claim 2, wherein the peak emission wavelength of ultraviolet light or visible light emitted from said semiconductor light emitting element is between 300 and 700 nm.
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