WO2013058066A1 - 発光セラミックス - Google Patents

発光セラミックス Download PDF

Info

Publication number
WO2013058066A1
WO2013058066A1 PCT/JP2012/074526 JP2012074526W WO2013058066A1 WO 2013058066 A1 WO2013058066 A1 WO 2013058066A1 JP 2012074526 W JP2012074526 W JP 2012074526W WO 2013058066 A1 WO2013058066 A1 WO 2013058066A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
wavelength
ceramic
emission
mol
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/074526
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
呉竹　悟志
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2013539589A priority Critical patent/JP5757336B2/ja
Priority to TW101136599A priority patent/TWI452028B/zh
Publication of WO2013058066A1 publication Critical patent/WO2013058066A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646—Optical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646—Optical properties
    • C04B2235/9653—Translucent or transparent ceramics other than alumina
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1611—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth neodymium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1685—Ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1691—Solid materials characterised by additives / sensitisers / promoters as further dopants
    • H01S3/1696—Solid materials characterised by additives / sensitisers / promoters as further dopants transition metal

Definitions

  • the present invention relates to a luminescent ceramic.
  • Nd: YAG is known as a light source of a pulse laser (see Patent Document 1).
  • Nd YAG has a limitation in shortening the pulse because a sufficiently wide emission band cannot be obtained. For this reason, a light emitting material having a wide light emission band is required.
  • the main object of the present invention is to provide a luminescent ceramic having a wide emission band.
  • the luminescent ceramic according to the present invention is a ceramic mainly composed of a perovskite type compound represented by a composition formula: (M1 1-x M2 x ) (M3 1-y M4 y ) O w (1).
  • M1 is at least one selected from the group consisting of La, Y, Gd, and Lu.
  • M2 is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr and Ca.
  • M3 is at least one of Al and Ga.
  • M4 is at least one of Ta and Nb.
  • x satisfies the relationship 0.2 ⁇ x ⁇ 0.95.
  • y satisfies the relationship 0 ⁇ y ⁇ 0.5.
  • x and y satisfy the relationship of 0.45 ⁇ y / x ⁇ 0.55.
  • w is a positive number for maintaining electrical neutrality.
  • the ceramic contains 0.1 mol% to 5 mol% of Nd.
  • the ceramic further includes Cr.
  • the content of Cr in the ceramic is 0.2 mol% or more.
  • the half width of Nd emission obtained when irradiated with light having a wavelength of 600 nm is 20 nm or more.
  • a luminescent ceramic having a wide emission band can be provided.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between light wavelength and transmittance when samples 1 and 2 are irradiated with light, respectively.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the emission wavelength and the emission intensity when the samples 1 and 2 and the reference sample (Nd: YAG) are each irradiated with light having a wavelength of 600 nm.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the emission wavelength and the emission intensity when samples 1 and 2 are each irradiated with light having a wavelength of 450 nm.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the emission wavelength and the emission intensity when samples 1, 6 and 13 are each irradiated with light having a wavelength of 600 nm.
  • the luminescent ceramic according to the present embodiment is a ceramic mainly composed of a perovskite type compound represented by the following composition formula (1).
  • M1 is at least one selected from the group consisting of La, Y, Gd and Lu
  • M2 is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr and Ca
  • M3 is M4 is at least one of Ta and Nb, 0.2 ⁇ x ⁇ 0.95, 0 ⁇ y ⁇ 0.5, 0.45 ⁇ y / x ⁇ 0. 55 and w are positive numbers for maintaining electrical neutrality.
  • M1 is at least one selected from the group consisting of La, Y, Gd and Lu
  • M2 is at least one selected from the group consisting of Ba, Sr and Ca
  • M3 is M4 is at least one of Ta and Nb, 0.2 ⁇ x ⁇ 0.95, 0 ⁇ y ⁇ 0.5, 0.45 ⁇ y / x ⁇ 0. 55 and w are positive numbers for maintaining electrical neutrality.
  • w are positive numbers for maintaining electrical neutrality.
  • M1 preferably contains La.
  • M2 preferably contains Sr.
  • M3 preferably contains Al.
  • M4 preferably contains Ta.
  • x is in a range of 0.2 ⁇ x ⁇ 0.95
  • y is in a range of 0 ⁇ y ⁇ 0.5
  • y / x has a relationship of 0.45 ⁇ y / x ⁇ 0.55. It is preferable to satisfy.
  • w for example, 3 may be mentioned.
  • the perovskite compound is theoretically represented by (M1 1-x M2 x ) (M3 1-y M4 y ) O w , but (M1 1-x M2 x ) and (M3 1-
  • the molar ratio of y M4 y ) ((M1 1-x M2 x ) :( M3 1-y M4 y )) is not strictly limited to 1: 1.
  • the perovskite type compound (M1 1-x M2 x ) (M3 1-y M4 y ) O w has a molar ratio of (M1 1-x M2 x ) to (M3 1-y M4 y ) (( M1 1-x M2 x ) / (M3 1-y M4 y )) is assumed to be 0.95 to 1.05.
  • the ceramic contains about 0.1 mol% to 5 mol% of Nd. More preferably, the ceramic contains about 0.5 mol% to 3 mol% of Nd. This is because, in the process where ceramics absorbs excitation light and obtains Nd emission, if the addition amount is too small, it is difficult to absorb excitation light and it is difficult to obtain strong light emission. This is because it becomes difficult to emit light.
  • Nd may or may not be site-substituted at the A site or B site of the perovskite type compound represented by ABO w .
  • the luminescent ceramic according to the present embodiment is a ceramic mainly composed of a perovskite type compound represented by a composition formula: (M1 1-x M2 x ) (M3 1-y M4 y ) O w (1) 0.1 mol% to 5 mol% of Nd.
  • the luminescent ceramic according to the present embodiment has a wider emission band than conventional Nd: YAG.
  • the half-value width of Nd emission near 900 nm when irradiated with excitation light having a wavelength of 600 nm can be set to 20 nm or more, and further to 30 nm or more.
  • the ceramic preferably further contains Cr. This is because the absorption intensity of the excitation light and the range of wavelengths that can be absorbed are increased by further including Cr in the process in which the ceramics absorbs the excitation light to obtain Nd emission. Thereby, ceramics can emit light more strongly when excited using broadband light such as sunlight.
  • the ceramic preferably further contains about 0.2 mol% to 5 mol% of Cr, and more preferably about 0.5 mol% to 3 mol% of Cr. This is because when ceramics absorbs broadband excitation light and obtains Nd emission, if the addition amount is too small, ceramics cannot sufficiently absorb excitation light and it is difficult to obtain strong light emission. This is because it is difficult to emit light due to concentration quenching.
  • Cr may or may not be site-substituted at the A site or B site of the perovskite type compound represented by ABO w .
  • the half value width in the present invention indicates the width of the wavelength at which the emission intensity becomes half or more of the maximum emission intensity.
  • the maximum emission intensity indicates the maximum value of the emission peak at 880 nm in the emission spectrum obtained from ceramics.
  • the absorption amount of light having a wavelength of 365 nm to 850 nm is calculated by the following formula, and is used as an index indicating the degree of absorption of light having a broad wavelength.
  • Ceramics are impurities inevitably mixed in addition to M1, M2, M3, M4, Nd, and Cr that constitute the component represented by (M1 1-x M2 x ) (M3 1-y M4 y ) O w (Hereinafter referred to as “inevitable impurities”).
  • inevitable impurities include Si, B, Zr, Al, and the like.
  • the molded product was embedded in a powder having the same composition and fired at 1700 ° C. for 20 hours in an oxygen atmosphere (about 98% oxygen concentration) to obtain a sintered body.
  • the obtained fired product was found by X-ray diffraction (XRD) method to contain a simple cubic perovskite compound as a main component.
  • both surfaces of the sintered body were mirror-polished so as to form a substrate having a thickness of 2.0 mm.
  • heat treatment was performed in a H 2 / H 2 O reducing atmosphere (oxygen partial pressure: 1 ⁇ 10 ⁇ 15 MPa) to prepare a sample.
  • the maximum temperature of the heat treatment was 1000 ° C., and the holding time at 1000 ° C. was 3 hours.
  • Table 1 shows the amount of light absorption (nm ⁇ cm ⁇ 1 ) of each sample at wavelengths of 365 nm to 850 nm.
  • the amount of absorption was calculated by the following equation.
  • Table 1 shows the maximum emission intensity and the full width at half maximum of the emission peak at a wavelength of 880 nm, which corresponds to the 4 F 3/2 ⁇ 4 I 9/2 transition of Nd 3+ ions when excited with light having a wavelength of 600 nm.
  • the maximum light emission intensity indicates the maximum value of the light emission peak, and is expressed as a relative value when the maximum light emission intensity of Sample 1 is 1.
  • the half-value width was defined as the width of the wavelength at which the light emission intensity becomes half or more of the maximum light emission intensity.
  • Nd YAG single crystal (Oxide, diameter ⁇ 10 mm, thickness 2 mm) to which 1 atomic% of Nd was added, and the measurement results are shown in Table 1.
  • the emission characteristics of Nd evaluated by the 4 F 3/2 ⁇ 4 I 11/2 transition (emission near wavelength 1060 nm) used for laser oscillation are shown as Nd emission near wavelength 900 nm ( 4 F 3/2 ⁇ was measured by a substitute in the 4 I 9/2).
  • Samples 1 and 6 were irradiated with light having a wavelength of 600 nm corresponding to the 4 I 9/2 ⁇ 4 G 5/2 + 2 G 7/2 transition of Nd 3+ ions, as shown in FIGS.
  • light emission corresponding to the 4 F 3/2 ⁇ 4 I 9/2 transition of Nd 3+ ions was observed near the wavelength of 900 nm.
  • the full width at half maximum of light emission at a wavelength of 880 nm in samples 1 and 6 is about 20 times larger than Nd: YAG (thin line) as a reference sample. It can be seen that the emission bands of samples 1 and 6 are wide.
  • sample 2 As shown in FIG. 3, when light having a wavelength of 450 nm corresponding to the absorption wavelength of Cr 3+ is irradiated, although Nd atoms are originally not excited, the sample 2 and FIG. Similar Nd 3+ ion emission was observed. From this, it is considered that in Sample 2, energy transfer occurs from Cr 3+ to Nd 3+ .
  • the absorption amount of light having a wavelength of 365 nm to 850 nm was larger in the sample 2 containing Cr than in the sample 1 not containing Cr. From the comparison of the absorption amount of Samples 9 to 11 containing Cr and the absorption amount of Samples 5 to 7 not containing Cr, Cr can increase the absorption amount of light with a wavelength of 365 nm to 850 nm in ceramics. I understand.
  • the addition amount of Nd is preferably in the range of 0.5 mol% to 5 mol%
  • the addition amount of Cr is preferably in the range of 0.2 mol% to 5 mol%.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

　発光帯域が広い発光セラミックスを提供する。　発光セラミックスは、ペロブスカイト型化合物を主成分とするセラミックスである。セラミックスは、組成式：（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗ　（１）で表される。組成式（１）において、Ｍ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも一種である。Ｍ２は、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａからなる群から選ばれる少なくとも一種である。Ｍ３は、Ａｌ及びＧａの少なくとも一方である。Ｍ４は、Ｔａ及びＮｂの少なくとも一方である。ｘは、０．２≦ｘ≦０．９５の関係を満たす。ｙは、０＜ｙ＜０.５の関係を満たす。ｘとｙは、０．４５≦ｙ／ｘ≦０．５５の関係を満たす。ｗは、電気的中性を保つための正の数である。セラミックスは、０．１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％のＮｄを含む。

Description

発光セラミックス
　本発明は、発光セラミックスに関する。
　従来、パルスレーザーの光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧなどが知られている（特許文献１を参照）。
特開２０００－２８６１９５号公報
　しかしながら、Ｎｄ：ＹＡＧでは、十分に広い発光帯域が得られないため短パルス化に限界がある。このため、発光帯域が広い発光材料が求められている。
　本発明は、発光帯域が広い発光セラミックスを提供することを主な目的とする。
　本発明に係る発光セラミックスは、組成式：（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗ　　（１）で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とするセラミックスである。組成式（１）において、Ｍ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも一種である。Ｍ２は、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａからなる群から選ばれる少なくとも一種である。Ｍ３は、Ａｌ及びＧａの少なくとも一方である。Ｍ４は、Ｔａ及びＮｂの少なくとも一方である。ｘは、０．２≦ｘ≦０．９５の関係を満たす。ｙは、０＜ｙ＜０.５の関係を満たす。ｘとｙは、０．４５≦ｙ／ｘ≦０．５５の関係を満たす。ｗは、電気的中性を保つための正の数である。セラミックスは、０．１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％のＮｄを含む。
　本発明に係る発光セラミックスのある特定の局面では、セラミックスが、Ｃｒをさらに含む。
　本発明に係る発光セラミックスの別の特定の局面では、セラミックスにおけるＣｒの含有量が、０．２ｍｏｌ％以上である。
　本発明に係る発光セラミックスの他の特定の局面では、波長６００ｎｍの光を照射したときに得られるＮｄ発光の半値幅が、２０ｎｍ以上である。
　本発明によれば、発光帯域が広い発光セラミックスを提供することができる。
図１は、サンプル１，２に、それぞれ光を照射したときの光の波長と透過率との関係を示すグラフである。 図２は、サンプル１，２及び参考サンプル（Ｎｄ：ＹＡＧ）に、それぞれ波長６００ｎｍの光を照射したときの発光波長と発光強度との関係を示すグラフである。 図３は、サンプル１，２に、それぞれ波長４５０ｎｍの光を照射したときの発光波長と発光強度との関係を示すグラフである。 図４は、サンプル１，６，１３に、それぞれ波長６００ｎｍの光を照射したときの発光波長と発光強度との関係を示すグラフである。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
　本実施形態に係る発光セラミックスは、下記組成式（１）で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とするセラミックスである。
　（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗ　　（１）
［組成式（１）において、Ｍ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、Ｍ２は、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、Ｍ３は、Ａｌ及びＧａの少なくとも一方であり、Ｍ４は、Ｔａ及びＮｂの少なくとも一方であり、０．２≦ｘ≦０．９５、０＜ｙ＜０.５、０．４５≦ｙ／ｘ≦０．５５、ｗは、電気的中性を保つための正の数である。］
　組成式（１）において、Ｍ１は、Ｌａを含むことが好ましい。Ｍ２は、Ｓｒを含むことが好ましい。Ｍ３は、Ａｌを含むことが好ましい。Ｍ４は、Ｔａを含むことが好ましい。ｘは０．２≦ｘ≦０．９５の範囲にあり、かつｙは０＜ｙ＜０．５の範囲にあり、かつｙ／ｘは０．４５≦ｙ／ｘ≦０．５５の関係を満たすことが好ましい。ｗとしては、例えば、３が挙げられる。
　なお、セラミックスにおいて、ペロブスカイト型化合物は、理論上、（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗで表されるが、（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）と（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）のモル比（（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）：（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ））は、厳密に１：１に限定されない。本発明において、ペロブスカイト型化合物（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗには、（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）と（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）のモル比（（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）／（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ））が０．９５～１．０５であるものが含まれるとする。
　セラミックスは、０．１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％程度のＮｄを含む。セラミックスは、０．５ｍｏｌ％～３ｍｏｌ％程度のＮｄを含むことがより好ましい。これは、セラミックスが励起光を吸収してＮｄの発光を得る過程において、添加量が少なすぎると励起光を吸収しにくく、強い発光が得られ難いためであり、逆に大きすぎると濃度消光により発光しにくくなるためである。なお、セラミックスにおいて、Ｎｄは、ＡＢＯｗで表されるペロブスカイト型化合物のＡサイトやＢサイトにサイト置換していてもよいし、していなくてもよい。
　本実施形態に係る発光セラミックスは、組成式：（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗ　　（１）で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とするセラミックスであって、０．１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％のＮｄとを含む。本実施形態に係る発光セラミックスは、従来のＮｄ：ＹＡＧと比べて、発光帯域が広い。例えば、発光セラミックスは、波長６００ｎｍの励起光を照射したときの９００ｎｍ近傍でのＮｄ発光の半値幅を２０ｎｍ以上、さらには３０ｎｍ以上とすることができる。
　セラミックスは、Ｃｒをさらに含むことが好ましい。これは、セラミックスが励起光を吸収してＮｄの発光を得る過程において、Ｃｒをさらに含むことで励起光の吸収強度や吸収可能な波長の範囲が増加するためである。これにより、セラミックスは、太陽光のような広帯域な光を用いて励起するような場合、より強く発光することができる。セラミックスは、０．２ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％程度のＣｒをさらに含むことが好ましく、０．５ｍｏｌ％～３ｍｏｌ％程度のＣｒをさらに含むことがより好ましい。これは、セラミックスが広帯域の励起光を吸収してＮｄの発光を得る過程において、添加量が少なすぎるとセラミックスが励起光を十分吸収できず、強い発光が得られ難いためであり、逆に大きすぎると濃度消光により発光しにくくなるためである。なお、セラミックスにおいて、Ｃｒは、ＡＢＯｗで表されるペロブスカイト型化合物のＡサイトやＢサイトにサイト置換していてもよいし、していなくてもよい。
　なお、本発明における半値幅とは発光強度が最大発光強度の半分以上となる波長の幅を示したものである。最大発光強度とは、セラミックスより得られる発光スペクトルにおける、８８０ｎｍでの発光ピークの最大値を示したものである。
　また、本発明において、波長３６５ｎｍ～８５０ｎｍの光の吸収量は、以下の式により算出したものであり、広帯域の波長を有する光の、吸収の程度を示す指標として用いている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Ｉ：波長λにおける基板の直線透過率
Ｉ０：波長７００ｎｍにおける基板の直線透過率
ｔ：基板の肉厚（ｃｍ）
　セラミックスは、（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗで表される成分を構成するＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４や、Ｎｄ、Ｃｒ以外に、不可避的に混入する不純物（以下、「不可避的不純物」とする。）を含んでいてもよい。不可避的不純物の具体例としては、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ａｌなどが挙げられる。
　以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に何ら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適宜変更して実施することが可能である。
　（実験例）
　まず、原料として、高純度のＬａ（ＯＨ）３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５を準備した。これらの原料を下記の表１の組成になるように秤量し、ボールミルで２０時間湿式混合した。得られた混合物を乾燥させた後、１４００℃で３時間仮焼し、仮焼物を得た。この仮焼物を、水および有機分散剤とともにボールミルに入れ、１２時間湿式粉砕した。この粉砕物を、湿式成形にて直径１５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状に成形した。
　次に、上記成形物を同組成からなる粉体に埋め、酸素雰囲気下（約９８％酸素濃度）で、１７００℃で２０時間焼成し、焼結体を得た。得られた焼成体は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法により、単純立方晶のペロブスカイト型化合物を主成分としていることが分かった。
　次に、焼結体の両面を、厚みが２．０ｍｍの基板となるように鏡面研磨した。その後、Ｈ２／Ｈ２Ｏ還元雰囲気（酸素分圧：１×１０－１５ＭＰａ）中において熱処理を行い、サンプルを作製した。熱処理の最高温度は、１０００℃とし、１０００℃における保持時間は、３時間とした。
　次に、サンプル１，２について、島津製作所製の紫外可視分光光度計ＵＶ－２５００ＰＣを用いて光透過率の測定を行った。結果を図１に示す。図１には、Ｎｄを含むサンプル１（一点破線）と、ＮｄとＣｒとを含むサンプル２（実線）の結果を示した。
　各サンプルの波長３６５ｎｍ～８５０ｎｍにおける光の吸収量（ｎｍ・ｃｍ－１）を表１に示す。ここで吸収量は、以下の式により算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Ｉ：波長λにおける基板の直線透過率
Ｉ０：波長７００ｎｍにおける基板の直線透過率
ｔ：基板の肉厚（ｃｍ）
　次に、サンプル１，２について、株式会社浜松ホトニクス製マルチチャンネル分光器ＰＭＡ－１２を用い、Ｎｄ３＋イオンの４Ｉ９／２→４Ｇ５／２＋２Ｇ７／２遷移に相当する波長６００ｎｍ、及びＣｒ３＋の３ｄ－３ｄ遷移に相当する波長４５０ｎｍの光で励起したときの発光スペクトル測定を行った。発光スペクトルの例として、サンプル１及びサンプル２の測定結果を図２（波長６００ｎｍ）及び図３（波長４５０ｎｍ）に示す。図２及び図３において、サンプル１は、一点破線で示し、サンプル２は、実線で示す。波長６００ｎｍの光で励起したときのＮｄ３＋イオンの４Ｆ３／２→４Ｉ９／２遷移に相当する、波長８８０ｎｍの発光ピークについて、その最大発光強度と半値幅を表１に示した。ここで、最大発光強度は、発光ピークの最大値を示したものであり、サンプル１の最大発光強度を１とした場合における、相対値で示した。また、半値幅は発光強度が最大発光強度の半分以上となる波長の幅とした。参考サンプルとして、１原子％のＮｄを添加したＮｄ：ＹＡＧ単結晶（オキサイド社製、直径φ１０ｍｍ、厚み２ｍｍ）においても同様の測定を行い、測定結果を表１に示した。なお、本実験例では、レーザー発振に用いられる４Ｆ３／２→４Ｉ１１／２遷移（波長１０６０ｎｍ付近の発光）によって評価されるＮｄの発光特性を、波長９００ｎｍ付近のＮｄ発光（４Ｆ３／２→４Ｉ９／２）で代用して測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図１に示されるように、Ｎｄを含むサンプル１において、可視光域にＮｄ３＋イオンの４ｆ－４ｆ電子遷移に伴う吸収が見られた。ＮｄとＣｒとを含むサンプル２においては、Ｃｒ３＋イオンの３ｄ－３ｄ電子遷移による広い吸収（波長６００ｎｍ付近と波長４５０ｎｍ付近）が見られた。
　サンプル１，６においては、図２及び図４に示されるように、Ｎｄ３＋イオンの４Ｉ９／２→４Ｇ５／２＋２Ｇ７／２遷移に相当する波長６００ｎｍの光を照射した場合、波長９００ｎｍ付近にＮｄ３＋イオンの４Ｆ３／２→４Ｉ９／２遷移に相当する発光が見られた。サンプル１，６における波長８８０ｎｍの発光における半値幅は、表１に示されるように、参考サンプルとしたＮｄ：ＹＡＧ（細線）と比較すると約２０倍大きい。サンプル１，６の発光帯域は、広いことが分かる。
　サンプル２，１３においても、図２、図４及び表１に示されるように、波長８８０ｎｍの発光における半値幅は大きく、サンプル２，１３の発光帯域も、サンプル１，６と同様に、広いことが分かる。なお、図２において、サンプル２における波長７００～８００ｎｍの発光はＣｒ３＋の２Ｅ→４Ａ２遷移発光によるものである。
　サンプル２においては、図３に示されるように、Ｃｒ３＋の吸収波長に相当する波長４５０ｎｍの光を照射した場合、本来であればＮｄ原子が励起されない波長であるにもかかわらず、図２と同様のＮｄ３＋イオンの発光が見られた。このことから、サンプル２では、Ｃｒ３＋からＮｄ３＋へエネルギー移動が生じているものと考えられる。
　表１に示されるように、Ｃｒを含むサンプル２では、Ｃｒを含まないサンプル１よりも波長３６５ｎｍ～８５０ｎｍの光の吸収量が大きかった。Ｃｒを含むサンプル９～１１の吸収量と、Ｃｒを含まないサンプル５～７の吸収量との比較から、Ｃｒは、セラミックスにおける波長３６５ｎｍ～８５０ｎｍの光の吸収量をより大きくすることができることが分かる。
　なお、表１の最大発光強度より、Ｎｄの添加量は０．５ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％、Ｃｒの添加量は０．２ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％の範囲にあることが好ましいことが分かる。

Claims (4)

  1. 　組成式：（Ｍ１１－ｘＭ２ｘ）（Ｍ３１－ｙＭ４ｙ）Ｏｗ　　（１）
    ［組成式（１）において、Ｍ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、Ｍ２は、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、Ｍ３は、Ａｌ及びＧａの少なくとも一方であり、Ｍ４は、Ｔａ及びＮｂの少なくとも一方であり、０．２≦ｘ≦０．９５、０＜ｙ＜０.５、０．４５≦ｙ／ｘ≦０．５５、ｗは、電気的中性を保つための正の数である。］で表されるペロブスカイト型化合物を主成分とするセラミックスであって、０．１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％のＮｄを含む、発光セラミックス。
  2. 　前記セラミックスが、Ｃｒをさらに含む、請求項１に記載の発光セラミックス。
  3. 　前記セラミックスにおけるＣｒの含有量が、０．２ｍｏｌ％以上である、請求項２に記載の発光セラミックス。
  4. 　波長６００ｎｍの光を照射したときに得られるＮｄ発光の半値幅が、２０ｎｍ以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の発光セラミックス。
PCT/JP2012/074526 2011-10-18 2012-09-25 発光セラミックス WO2013058066A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013539589A JP5757336B2 (ja) 2011-10-18 2012-09-25 発光セラミックス
TW101136599A TWI452028B (zh) 2011-10-18 2012-10-03 Luminous ceramics

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-228601 2011-10-18
JP2011228601 2011-10-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013058066A1 true WO2013058066A1 (ja) 2013-04-25

Family

ID=48140720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/074526 WO2013058066A1 (ja) 2011-10-18 2012-09-25 発光セラミックス

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5757336B2 (ja)
TW (1) TWI452028B (ja)
WO (1) WO2013058066A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107892571A (zh) * 2017-11-14 2018-04-10 北京富兴凯永兴光电技术有限公司 一种低价态氧化钽光学镀膜材料及制备方法
CN111333419A (zh) * 2020-03-31 2020-06-26 中国民航大学 一种上转换发光可逆调控材料及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114149262B (zh) * 2021-11-23 2023-05-12 松山湖材料实验室 可逆光致变色透明陶瓷及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07291799A (ja) * 1993-12-27 1995-11-07 Natl Inst For Res In Inorg Mater 波長可変レーザー用単結晶
CN1737218A (zh) * 2005-06-22 2006-02-22 中国科学院上海光学精密机械研究所 掺钕铝钽酸镧锶激光晶体及其制备方法
JP2011046542A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Murata Mfg Co Ltd 透光性セラミック

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07291799A (ja) * 1993-12-27 1995-11-07 Natl Inst For Res In Inorg Mater 波長可変レーザー用単結晶
CN1737218A (zh) * 2005-06-22 2006-02-22 中国科学院上海光学精密机械研究所 掺钕铝钽酸镧锶激光晶体及其制备方法
JP2011046542A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Murata Mfg Co Ltd 透光性セラミック

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANAGIDA, TAKAYUKI ET AL.: "Evaluations of pure and ytterbium doped transparent ceramic complex perovskite scintillators", OPTICAL MATERIALS, vol. 34, 14 May 2011 (2011-05-14), pages 414 - 418, XP028114820 *
ZHU, YUEQIN ET AL.: "Spectroscopic properties of Nd3+:(La, Sr)(Al, Ta)O3 crystal", OPTICAL MATERIALS, vol. 30, 1 February 2007 (2007-02-01), pages 207 - 211, XP022243441 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107892571A (zh) * 2017-11-14 2018-04-10 北京富兴凯永兴光电技术有限公司 一种低价态氧化钽光学镀膜材料及制备方法
CN111333419A (zh) * 2020-03-31 2020-06-26 中国民航大学 一种上转换发光可逆调控材料及其制备方法
CN111333419B (zh) * 2020-03-31 2021-11-23 中国民航大学 一种上转换发光可逆调控材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201326084A (zh) 2013-07-01
JPWO2013058066A1 (ja) 2015-04-02
JP5757336B2 (ja) 2015-07-29
TWI452028B (zh) 2014-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bokolia et al. Dielectric, ferroelectric and photoluminescence properties of Er3+ doped Bi4Ti3O12 ferroelectric ceramics
Wu et al. Upconversion fluorescence studies of sol–gel-derived Er-doped KNN ceramics
Wang et al. Deep-red emitting Mg 2 TiO 4: Mn 4+ phosphor ceramics for plant lighting
Zhang et al. A highly efficient, orange light-emitting (K 0.5 Na 0.5) NbO 3: Sm 3+/Zr 4+ lead-free piezoelectric material with superior water resistance behavior
KR102062950B1 (ko) 산질화물 형광체 분말 및 그 제조 방법
EP3354708B1 (en) Metal fluoride red phosphor and light emitting element using same
US9127204B2 (en) Fluorescent substance and method for preparing same
Wu et al. Synthesis and luminescence properties of pure nitride Ca-α-sialon with the composition Ca 1.4 Al 2.8 Si 9.2 N 16 by gas-pressed sintering
Wei et al. Photoluminescence properties in Sm doped Bi1/2Na1/2TiO3 ferroelectric ceramics
Kikkawa et al. Preparation of aluminum oxynitride by nitridation of a precursor derived from aluminum–glycine gel and the effects of the presence of europium
JP5757336B2 (ja) 発光セラミックス
JP5527413B2 (ja) 発光セラミックス、発光素子、シンチレータ及び発光セラミックスの製造方法
Remya Mohan et al. Judd–Ofelt analysis, structural and spectroscopic properties of sol–gel derived LaNbO 4: Dy 3+ phosphors
JP5311045B2 (ja) 透光性セラミック
US11691921B2 (en) Light-emitting ceramic and wavelength conversion device
US10000696B2 (en) Light-emitting ceramic, light-emitting element, and light-emitting device
US10941078B2 (en) β-SiAlON wavelength converters and methods of making the same
US10689571B2 (en) Light-emitting ceramic and wavelength conversion device
Deshmukh et al. Effect of charge transfer band on luminescence properties of Yb doped Y2O3 nanoparticles
Coondoo et al. Structural, microstructural, ferroelectric and photoluminescent properties of praseodymium modified Ba0. 98Ca0. 02Zr0. 02Ti0. 98O3 ceramics
WO2012020704A1 (ja) 無機酸化物蛍光体及び白色蛍光体薄膜
JP5728835B2 (ja) 発光セラミックス、発光素子、シンチレータ及び発光セラミックスの製造方法
Tsai et al. Effects of Sr2+ ion-doped on the microstructure and photoluminescence properties of Ca2La0. 97Pr0. 03TaO6 phosphor
KR102093013B1 (ko) 적외선 발광재료 및 이를 포함한 발광장치
Plonska et al. Characterization of Lead Lanthanum Zirconate Titanate Ceramics Co-Doped with Lanthanide Ions

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12842652

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013539589

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12842652

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1