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公開番号2025062947
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2023172345
出願日2023-10-03
発明の名称近赤外発光蛍光体および発光装置
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 11/66 20060101AFI20250408BHJP(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】 1300nm以上1650nm以下の発光成分を有する近赤外発光蛍光体、および、発光装置を提供すること。
【解決手段】本発明の近赤外発光蛍光体は、Na₂ZnGeO₄結晶、Na₂ZnSiO₄結晶、K₂ZnSiO₄結晶、および、K₂MgSiO₄結晶からなる群から選択される無機結晶にCrが添加された無機化合物からなり、1300nm以上1350nm以下の波長範囲にピークを有し、ピークの半値幅は、200nm以上300nm以下である、近赤外光を発する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
Ｎａ
２
ＺｎＧｅＯ
４
結晶、Ｎａ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶、Ｋ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶、および、Ｋ
２
ＭｇＳｉＯ
４
結晶からなる群から選択される無機結晶にＣｒが添加された無機化合物からなり、
１３００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長範囲にピークを有し、
前記ピークの半値幅は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、近赤外光を発する近赤外発光蛍光体。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記Ｎａ
２
ＺｎＧｅＯ
４
結晶および前記Ｎａ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶は、単斜晶系の結晶であり、空間群Ｐｃの対称性を有し、
前記Ｋ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶および前記Ｋ
２
ＭｇＳｉＯ
４
結晶は、斜方晶系の結晶であり、空間群Ｐｃａ２
１
の対称性を有する、請求項１に記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項３】
前記無機化合物は、Ｎａ
２
ＺｎＧｅ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
、Ｎａ
２
ＺｎＳｉ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
、Ｋ
２
ＺｎＳｉ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
、および、Ｋ
２
ＭｇＳｉ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
（ただし、ｘは、０．０００５≦ｘ≦０．１を満たす）からなる群から選択される一般式で表される、請求項１または２に記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項４】
前記無機化合物は、一般式Ｎａ
２
ＺｎＧｅ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
（ただし、ｘは、０．０００５≦ｘ≦０．１を満たす）で表される、請求項３に記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項５】
前記ピークは、１３１０ｎｍ以上１３３０ｎｍ以下の波長範囲を満たす、請求項４に記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項６】
前記ピークの半値幅は、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項４または５に記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項７】
パラメータｘは、０．００５≦ｘ≦０．０８を満たす、請求項３～６のいずれかに記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項８】
発光波長１６５０ｎｍの発光強度は、前記ピークの発光強度の１／ｅ
２
（ｅはネイピア数である）を超える、請求項１～７のいずれかに記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項９】
前記Ｃｒは４価である、請求項１～８のいずれかに記載の近赤外発光蛍光体。
【請求項１０】
発光光源と蛍光体とを備える発光装置であって、
前記蛍光体は、請求項１～９のいずれかに記載の近赤外発光蛍光体を含有する、発光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外発光蛍光体、および、発光光源と蛍光体とを備えた発光装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近赤外光を発する発光装置として、ＩｎＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ等のＧａＡｓ系あるいはＩｎＰ系化合物半導体などを用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）が知られている。これらのＬＥＤは、各種リモコンセンサー、セキュリティー、車載カメラ、パッケージや内容物、異物の検査等に広く用いられている。また、近赤外領域の光は生体透過性に優れることから、医療、農業、食品分野などにおける品質検査用途あるいは血液中のヘモグロビン、酸素濃度などのバイタル情報の測定などに好適である。
【０００３】
また、近赤外光分光法では、有機化合物の官能基（Ｃ－Ｈ、Ｏ－Ｈ、Ｎ－Ｈ、Ｓ－Ｈ、Ｃ＝Ｏ等）の基準振動ではなく、倍音、結合音による非常に弱い光吸収を利用して物質のセンシングを行う。例えば、有機官能基の結合は６９０～３０００ｎｍの波長域で様々な吸収ピークがある。長波長側から１回目の結合音、１回目の倍音、２回目の結合音、２回目の倍音の様に返しの吸収ピークが見られ、特に１３５０～１５００ｎｍ帯に現れる水やＣＨ等の結合２倍音に相当する光で特に重要なため、この帯域の強力光源は特に重要である。
【０００４】
最近、近赤外光を発する発光装置が開発された（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１は、Ｍ（１）２Ｍ（２）Ｍ（３）Ｏ
４
結晶（ただし、Ｍ（１）は、Ｌｉおよび／またはＮａである金属元素、Ｍ（２）は、Ｚｎ、Ｍｇ、ＣａおよびＳｒからなる群から少なくとも１つ選択された金属元素、Ｍ（３）はＳｉおよび／またはＧｅである元素）にＣｒが添加されている近赤外発光蛍光体を用いた発光装置を開示する。
【０００５】
このような近赤外発光蛍光体を用いた発光装置を、１３００ｎｍ～１６５０ｎｍが感度帯であるＩｎＧａＡｓ検出器と組み合わせた光センシングが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１８８００４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記要望に基づき、１３００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の発光成分を有する近赤外発光蛍光体、および、発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の近赤外発光蛍光体は、Ｎａ
２
ＺｎＧｅＯ
４
結晶、Ｎａ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶、Ｋ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶、および、Ｋ
２
ＭｇＳｉＯ
４
結晶からなる群から選択される無機結晶にＣｒが添加された無機化合物からなり、１３００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長範囲にピークを有し、前記ピークの半値幅は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、これにより上記課題を解決する。
前記Ｎａ
２
ＺｎＧｅＯ
４
結晶および前記Ｎａ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶は、単斜晶系の結晶であり、空間群Ｐｃの対称性を有し、前記Ｋ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶および前記Ｋ
２
ＭｇＳｉＯ
４
結晶は、斜方晶系の結晶であり、空間群Ｐｃａ２
１
の対称性を有してもよい。
前記無機化合物は、Ｎａ
２
ＺｎＧｅ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
、Ｎａ
２
ＺｎＳｉ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
、Ｋ
２
ＺｎＳｉ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
、および、Ｋ
２
ＭｇＳｉ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
（ただし、ｘは、０．０００５≦ｘ≦０．１を満たす）からなる群から選択される一般式で表されてもよい。
前記無機化合物は、一般式Ｎａ
２
ＺｎＧｅ
１－ｘ
Ｃｒ
ｘ
Ｏ
４
（ただし、ｘは、０．０００５≦ｘ≦０．１を満たす）で表されてもよい。
前記ピークは、１３１０ｎｍ以上１３３０ｎｍ以下の波長範囲を満たしてもよい。
前記ピークの半値幅は、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよい。
パラメータｘは、０．００５≦ｘ≦０．０８を満たしてもよい。
発光波長１６５０ｎｍの発光強度は、前記ピークの発光強度の１／ｅ
２
（ｅはネイピア数である）を超えてもよい。
前記Ｃｒは４価であってもよい。
本発明の発光装置は、発光光源と蛍光体とを備え、前記蛍光体は、上記近赤外発光蛍光体を含有し、これにより上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の近赤外発光蛍光体は、Ｎａ
２
ＺｎＧｅＯ
４
結晶、Ｎａ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶、Ｋ
２
ＺｎＳｉＯ
４
結晶、および、Ｋ
２
ＭｇＳｉＯ
４
結晶からなる群から選択される無機結晶にＣｒが添加された無機化合物からなり、これにより、ピーク波長が、１３００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長範囲に長波長側へシフトするだけでなく、ピークの半値幅は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下となる。このような近赤外発光蛍光体は、１３００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の発光成分を有するため、ＩｎＧａＡｓ検出器と組み合わせた光センシングを可能とする発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
Ｎａ
２
ＺｎＧｅＯ
４
結晶の結晶構造を示す図
Ｎａ
２
ＺｎＧｅＯ
４
結晶の結晶構造から計算したＣｕＫα線を用いた粉末Ｘ線回折を示す図
本発明の近赤外発光蛍光体の有効性を説明する模式図
本発明の発光装置を示す模式図
本発明の別の発光装置を示す模式図
例１の生成物の粉末Ｘ線回折パターンを示す図
例１の生成物の発光スペクトルを示す図
例１の生成物の別の発光スペクトルを示す図
例１の生成物の励起スペクトルを示す図
例１、例７および例１０～例１３の生成物の発光スペクトルを示す図
例８、例９および例１６の生成物の発光スペクトルを示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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