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公開番号2025015962
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023118909
出願日2023-07-21
発明の名称蛍光体、その製造方法、それを用いた顔料、圧力標準材料、および、発光装置
出願人国立研究開発法人物質・材料研究機構
代理人
主分類C09K 11/62 20060101AFI20250124BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】高圧および高温下においても安定な蛍光体、その製造方法、それを用いたインク、圧力標準材料、および、発光装置を提供すること。
【解決手段】本発明の蛍光体は、クロムが添加されたコランダム構造を有する酸化ガリウム結晶を含有し、1気圧、25℃において、250nm以上650nm以下の範囲の波長を有する光で励起されて、695nm以上700nm以下の範囲の波長にピークを有する光を発する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
クロムが添加されたコランダム構造を有する酸化ガリウム結晶を含有する、蛍光体。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
１気圧、２５℃において、２５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲の波長を有する光で励起されて、６９５ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発する、請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
１気圧、２５℃において、２５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲の波長を有する光で励起されて、６９７ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光（Ｒ１線）と、６９５ｎｍ以上６９７ｎｍ未満の範囲の波長にピークを有する光（Ｒ２線）とを発する、請求項２に記載の蛍光体。
【請求項４】
Ｐ＝（λ－λ
０
）／（０．３１５±０．００５）（ここで、Ｐは、圧力（ＧＰａ）であり、λ
０
は、２５℃、１気圧におけるＲ１線のピーク波長（ｎｍ）であり、λは、２５℃、圧力ＰにおけるＲ１線のピーク波長（ｎｍ）である。）を満たす、請求項１～３のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項５】
前記酸化ガリウム結晶は、（Ｇａ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
）
２
Ｏ
３－α
（ここで、Ｇａはガリウムであり、Ｃｒはクロムであり、Ｏは酸素であり、ｘは、０＜ｘ≦０．１であり、αは、－０．２≦α≦０．２である）で表される、請求項１～４のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項６】
前記ｘは、０.００１≦ｘ≦０．０５を満たす、請求項５に記載の蛍光体。
【請求項７】
前記酸化ガリウム結晶は、単結晶粒子である、請求項１～６のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項８】
前記単結晶粒子の平均粒径は、１μｍ以上１２０μｍ以下の範囲である、請求項７に記載の蛍光体。
【請求項９】
酸化ガリウム粉末および酸化クロム粉末を含有する原料粉末を、７００℃以上２３００℃以下の温度範囲で、２ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下の圧力範囲で処理することを包含する、請求項１～８のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。
【請求項１０】
前記原料粉末において、前記酸化クロム粉末は、前記酸化ガリウム粉末に対して０ｍｏｌ％より多く１０ｍｏｌ％以下の範囲で含有される、請求項９に記載の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化ガリウムを用いた蛍光体、その製造方法、それを用いた顔料、圧力標準材料、および、発光装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
コランダム構造を有する酸化アルミニウム（アルミナ、α－Ａｌ
２
Ｏ
３
）にクロムが添加された蛍光体が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。非特許文献１によれば、クロムが添加されたコランダム構造を有するアルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
：Ｃｒ）は、可視光の励起によって赤色の発光（Ｒ１線、Ｒ２線）をする蛍光体である。赤色の発光波長が、圧力にしたがって長波長側に変化するため、圧力標準物質として用いられ、発光波長から圧力を求める手法をルビー蛍光法と呼ぶ。しかしながら、非特許文献１の図１５によれば、圧力の増加にともない、励起波長が短波長側にシフトするため、励起光の励起源に制限が出たり、発光強度が低下したりする。そのため、Ａｌ
２
Ｏ
３
：Ｃｒに代わる圧力標準物質が望まれる。
【０００３】
一方、酸化ガリウム（Ｇａ
２
Ｏ
３
）は、α（アルファ）、β（ベータ）、γ（ガンマ）、δ（デルタ）、ε（イプシロン）の結晶構造を有することが知られており、パワーデバイス半導体として知られている。
【０００４】
これまでに、酸化ガリウム（Ｇａ
２
Ｏ
３
）にクロムが添加された蛍光体が報告されている（例えば、非特許文献２、特許文献１を参照）。非特許文献２によれば、単斜晶系β－ガリア構造を有するＧａ
２
Ｏ
３
にクロムが添加された蛍光体は、８５Ｋの低温において可視光の励起によって赤色の発光（Ｒ１線、Ｒ２線）をすることから、低温における圧力標準物質としての使用が報告されている。しかしながら、β－Ｇａ
２
Ｏ
３
は高圧下で安定な物質ではないため、２０ＧＰａより高圧の圧力を測定することはできない。また、室温での圧力標準物質としては使用されていない。
【０００５】
また、特許文献１は、Ｇａ
２
Ｏ
３
とＣｒ
２
Ｏ
３
とを融剤とともに混合し、大気雰囲気下で焼成することによって、Ｇａ
２
Ｏ
３
：Ｃｒ蛍光体が得られることを開示する。特許文献１によれば、Ｇａ
２
Ｏ
３
：Ｃｒ蛍光体は、３８５ｎｍの光で励起され、７３０ｎｍ付近に発光ピークを有する。しかしながら、特許文献１に記載のＧａ
２
Ｏ
３
もまた、非特許文献３によれば、非特許文献２と同様にβ－ガリア構造である。したがって、室温、かつ、高圧下で安定であり、かつ、２０ＧＰａを超えた高圧下においても安定な蛍光体が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２２－７１３８９号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｋ．Ｓｙａｓｓｅｎ，ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．２，Ｊｕｎｅ２００８，７５－１２６
ＴＰＢｅａｌｅｓら，ＳｏｌｌｄＳｔａｔｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．１，ｐｐ．１－３，１９９０
Ｃ．Ｇ．Ｗａｌｓｈら,ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．４０＆４１，１０３－１０４，１９８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上から、本発明の課題は、高圧および高温下においても安定な蛍光体、その製造方法、それを用いたインク、圧力標準材料、および、発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蛍光体は、クロムが添加されたコランダム構造を有する酸化ガリウム結晶を含有し、これにより上記課題を解決する。
１気圧、２５℃において、２５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲の波長を有する光で励起されて、６９５ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発してもよい。
１気圧、２５℃において、２５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲の波長を有する光で励起されて、６９７ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光（Ｒ１線）と、６９５ｎｍ以上６９７ｎｍ未満の範囲の波長にピークを有する光（Ｒ２線）とを発してもよい。
Ｐ＝（λ－λ
０
）／（０．３１５±０．００５）（ここで、Ｐは、圧力（ＧＰａ）であり、λ
０
は、２５℃、１気圧におけるＲ１線のピーク波長（ｎｍ）であり、λは、２５℃、圧力ＰにおけるＲ１線のピーク波長（ｎｍ）である。）を満たしてもよい。
前記酸化ガリウム結晶は、（Ｇａ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
）
２
Ｏ
３－α
（ここで、Ｇａはガリウムであり、Ｃｒはクロムであり、Ｏは酸素であり、ｘは、０＜ｘ≦０．１であり、αは、－０．２≦α≦０．２である）で表されてもよい。
前記ｘは、０.００１≦ｘ≦０．０５を満たしてもよい。
前記酸化ガリウム結晶は、単結晶粒子であってもよい。
前記単結晶粒子の平均粒径は、１μｍ以上１２０μｍ以下の範囲であってもよい。
本発明の上記蛍光体の製造方法は、酸化ガリウム粉末および酸化クロム粉末を含有する原料粉末を、７００℃以上２３００℃以下の温度範囲で、２ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下の圧力範囲で処理することを包含し、これにより上記課題を解決する。
前記原料粉末において、前記酸化クロム粉末は、前記酸化ガリウム粉末に対して０ｍｏｌ％より多く１０ｍｏｌ％以下の範囲で含有されてもよい。
前記温度範囲は、１０００℃以上１５００℃以下の範囲であってもよい。
前記圧力範囲は、２ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下の範囲であってもよい。
本発明の顔料は、少なくとも上記蛍光体を含有し、これにより上記課題を解決する。
本発明の圧力標準材料は、少なくとも上記蛍光体を含有し、これにより上記課題を解決する。
本発明の発光装置は、３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲のいずれかの波長を有する光を発する励起源と、少なくとも上記蛍光体とを含み、これにより上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による蛍光体は、クロムが添加されたコランダム構造を有する酸化ガリウム結晶を含有する。本発明の蛍光体は、室温および大気圧下において、可視光の照射によって励起されて、６５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲にピークを有する赤色光を発する。本発明の蛍光体は、コランダム構造を有する酸化ガリウムを母体とするため、高温および高圧下においても安定である。本発明の蛍光体は高温高圧プロセスによって製造できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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