(57)【要約】【課題】  高密度セラミックスを、結晶粒内の元素組成分布が均一であって、粒界相への異相の析出が少なく、空間充填率の高いものとする。【解決手段】  セラミックスの原料粒子として、原料粒子の金属元素組成が前記セラミックスの金属元素組成と同じであり、かつ前記金属元素の濃度分布が前記原料粒子内において均一であって、原料粒子の粒度分布が単分散であるものを用いて焼結する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合金属酸化物からなる透光性を有する高密度セラミックスの製造方法において、前記セラミックスの原料粒子として、該原料粒子の金属元素組成が前記セラミックスの金属元素組成と同じであり、かつ前記金属元素の濃度分布が前記原料粒子内において均一であって、前記原料粒子の粒度分布が単分散であるものを用い、該原料粒子を焼結させることを特徴とする高密度セラミックスの製造方法。
【請求項２】
前記原料粒子が実質的に前記セラミックスの構成元素のみからなるアモルファス状の粒子であることを特徴とする請求項１記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項３】
前記原料粒子が実質的に前記セラミックスの構成元素のみからなる多結晶状の粒子であることを特徴とする請求項１記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項４】
前記原料粒子がアルコキシドエマルジョン法によって調製したものであることを特徴とする請求項１記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項５】
前記原料粒子が、アルコキシドエマルジョン法によって調製した後、さらに熱処理により有機成分を除去したものであることを特徴とする請求項１記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項６】
前記原料粒子が、アルコキシドエマルジョン法によって調製した後、さらに熱処理により有機成分を除去し、その後前記セラミックスを構成する化合物が結晶化する温度で熱処理したものであることを特徴とする請求項１記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項７】
前記原料粒子が金属元素源として金属アルコキシドのみから調製したものであることを特徴とする請求項４記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項８】
前記原料粒子が、少なくとも一種類以上の金属アルコキシドと、該金属アルコキシド以外の有機金属化合物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属塩化物の内から選択される少なくとも一種類以上の金属塩類とから調製したものであることを特徴とする請求項４記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項９】
前記原料粒子が噴霧熱分解法によって調製したものであることを特徴とする請求項１記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項１０】
前記原料粒子が、噴霧熱分解法によって調製した後、さらに前記セラミックスを構成する化合物が結晶化する温度で熱処理したものであることを特徴とする請求項１記載の高密度セラミックスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれか１項記載の高密度セラミックスの製造方法により製造されたことを特徴とするGaN系（AlGaN〜InGaNAs）、ZnSSe系あるいはZnO系半導体レーザにより励起されて発振するセラミックス材料。
【請求項１２】
請求項１〜１０いずれか１項記載の高密度セラミックスの製造方法により製造されたことを特徴とするGaN系（AlGaN〜InGaNAs）半導体発光ダイオードから発光される光により励起されて該半導体発光ダイオードの色調を調整する発光セラミックス材料。
【請求項１３】
発光活性種としてランタノイド希土類、Cr, Ti, Vの中から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載のセラミックス材料。
【請求項１４】
前記発光活性種がPr, Ho, Sm, Eu, Dy, Er, Tb, Ce の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１３記載のセラミックス材料。
【請求項１５】
結晶構造が、ガーネット構造、Ｃ−希土類型構造またはA2SiO5型構造のいずれかであることを特徴とする請求項１３または１４記載のセラミックス材料。
【請求項１６】
前記ガーネット構造の格子定数値の範囲が、1.18nm〜1.32nmであることを特徴とする請求項１５記載のセラミックス材料。
【請求項１７】
前記ガーネット構造の４配位金属がGa、６配位金属がSc，Ga，Lu，Yb，Tm，Er，Hoから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１５記載のセラミックス材料。
【請求項１８】
355ｎｍ〜485ｎｍ帯の光で励起した場合の発光波長帯が、450nm〜700nmの範囲であることを特徴とする請求項１５、１６または１７記載のセラミックス材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザにより励起されて発振するセラミックス材料や、半導体発光ダイオードから発光される光により励起されて半導体発光ダイオードの色調調整をする発光セラミックス材料に使用される高密度セラミックスの製造方法およびセラミックス材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
YAG（=Y3Al5O12）は希土類をドープすることで固体レーザ発振材料となる酸化物であり、レーザー発振素子の原料や半導体発光ダイオードの色調調整をする発光セラミックス材料としての用途がある。従来、YAGの殆どが単結晶であった。
【０００３】
しかし、単結晶は育成する装置や育成に用いるイリジウム坩堝が極めて高価であること、育成温度が約2000℃と高温であって、育成速度が0.2〜0.3mm/hrと極めて遅いため製造コスト及び製造時間がかかりすぎること、さらに装置１基に対し１本の単結晶ロッドしか得られず生産性が低いこと、加えて単結晶は大面積化が技術的に困難であるという問題を有している。
【０００４】
近年、焼結体セラミックスでも単結晶と同等の性質を付与できることがわかってきたため、コスト的に優れる透明セラミックスによる固体レーザー材料に関するアプローチが世界的に研究開発されている。単結晶と同等の透過率を示す高密度な複合酸化物セラミックスとして、例えば特許文献１にはY2O3、Al2O3、Nd2O3粒子を原料粒子として固相反応によりセラミックスを製造する方法が記載されている。
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載されている製造方法は、各金属元素が拡散によって粒子間を移動する必要があるために、セラミックス中の組成むらや粒界相への異相の析出が生じやすい。また、焼結温度が高いために製造時に非常に大きなエネルギーを必要とするため経済的でない。
【０００６】
さらに、高密度な中間生成物（YAlO3：5.35g/cm3））から低密度の目的化合物（Y3Al5O12：4.55g/cm3）が生成するために、焼結途中の体積膨張が本質的にさけられずポアが生じる原因となる。このため、各原料粒子の粒径を厳密に制御する必要がある。また、比重の異なる各原料粒子を均一に混合するために、各原料粒子の厳密な粒径制御を行わなければならない。
【０００７】
特許文献２には均一沈殿法により調製した粒子を原料としてセラミックスを製造する方法が記載されている。しかし、上記特許文献２に記載されている製造方法は、原料粒子における一粒子内の金属元素組成比は目的とするセラミックスの組成比と同様であるものの、粒径方向に組成分布があるため、特許文献１に記載されている固相反応と同様に均一組成のセラミックスを得るのは容易ではない。また焼結途中での体積膨張を防ぐために粒径方向の濃度分布を厳密に制御する必要がある。
【０００８】
非特許文献１には金属アルコキシドなどを原料としたゾルゲル反応によって得られたゲル体を粉砕し、これによって得られた粒子を原料としてセラミックスを製造する方法が記載されている。このゾルゲル反応により得られる原料粒子の金属組成分布は均一であるが、粒子形状が不定形であるうえ粒度分布が広いという問題がある。このために均一な粒成長が困難であり，ポアの生成を防ぐことが本質的に困難である。
【０００９】
一方、非特許文献２には、金属アルコキシドをアルコール−双極性非プロトン溶媒中で反応させることにより、均一組成かつ単分散な粒子を合成する方法が記載されている。また、非特許文献３には噴霧熱分解法により、特許文献３には水熱合成法により，均一組成かつ単分散な粒子を合成する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平３−２１８９６３号
【特許文献２】特開平２−２８３６６３号
【非特許文献１】J. Materials Sci., 31 (1996) p3453-p3458
【非特許文献２】Ceramics International., 19 (1993) p159-p168
【非特許文献３】Jpn. J. Appl. Phys., 39 (2000) p1051-p1053
【特許文献３】特許第２７０５１８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記非特許文献２および３に記載の製造方法で得られた粒子から高密度セラミックスを作製した報告は現在のところなされていない。また、特許文献３に記載の製造方法で得られる粒子はその反応性が低いために、この粒子単独で高密度セラミックスを得ることは困難である。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、結晶粒内の元素組成分布が均一であって、粒界相への異相の析出が少なく、空間充填率の高い高密度セラミックスの製造方法およびセラミックス材料を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の高密度セラミックスの製造方法は、複合金属酸化物からなる透光性を有する高密度セラミックスの製造方法において、前記セラミックスの原料粒子として、該原料粒子の金属元素組成が前記セラミックスの金属元素組成と同じであり、かつ前記金属元素の濃度分布が前記原料粒子内において均一であって、前記原料粒子の粒度分布が単分散であるものを用い、該原料粒子を焼結させることを特徴とするものである。該原料粒子の金属元素組成が前記セラミックスの金属元素組成と同じであるとは、各原料粒子に含有される複数の金属元素のモル比が、セラミックスを構成する金属元素のモル比と同じであることを意味する。また、前記金属元素の濃度分布が前記原料粒子内において均一とは、各原料粒子に含有される複数の金属元素の濃度分布が、粒子間で何れの金属元素においても偏りがなく均一であることを意味する。
【００１３】
前記原料粒子は、実質的に前記セラミックスの構成元素のみからなるアモルファス状の粒子、あるいは、実質的に前記セラミックスの構成元素のみからなる多結晶状の粒子であることが好ましい。ここで、実質的に前記セラミックスの構成元素のみからなるとは、セラミックスの構成金属元素および酸素からなる酸化物であることを意味するものであり、粒子の原材料、溶媒あるいは分散剤などに由来し熱処理では完全に除去できない有機成分が若干量残留している場合や、粒子調製時に混入する意図しない不純物を含むような場合まで排除する趣旨ではない。
【００１４】
前記原料粒子はアルコキシドエマルジョン法によって調製することができる。前記原料粒子は、アルコキシドエマルジョン法によって調製した後、さらに熱処理により有機成分を除去することによって得ることもできる。あるいは、前記原料粒子は、アルコキシドエマルジョン法によって調製した後、さらに熱処理により有機成分を除去し、その後前記セラミックスを構成する化合物が結晶化する温度で熱処理することによって得ることもできる。
【００１５】
前記原料粒子は、金属元素源として金属アルコキシドのみから調製することもできるし、あるいは、少なくとも一種類以上の金属アルコキシドと、該金属アルコキシド以外の有機金属化合物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属塩化物の内から選択される少なくとも一種類以上の金属塩類とから調製することもできる。
【００１６】
前記原料粒子は、噴霧熱分解法によっても調製することができる。あるいは、前記原料粒子は、噴霧熱分解法によって調製した後、さらに前記セラミックスを構成する化合物が結晶化する温度で熱処理することによって得ることもできる。
【００１７】
本発明のセラミックス材料は、GaN系（AlGaN〜InGaNAs）、ZnSSe系あるいはZnO系半導体レーザにより励起されて発振するセラミックス材料であって、上記の高密度セラミックスの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のセラミックス材料は、GaN系（AlGaN〜InGaNAs）半導体発光ダイオードから発光される光により励起されて該半導体発光ダイオードの色調を調整する発光セラミックス材料であって、上記の高密度セラミックスの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【００１９】
前記セラミックス材料は発光活性種としてランタノイド希土類（La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu）、Cr, Ti, Vの中から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、前記発光活性種は、Pr, Ho, Sm, Eu, Dy, Er, Tb, Ce の中から選ばれる少なくとも１種であることがより好ましい。
【００２０】
前記セラミックスの結晶構造は、ガーネット構造、Ｃ−希土類型構造またはA2SiO5型構造のいずれかであることが好ましい。ここで、ガーネット構造は一般式A3B2C3O12で表され、Aは８配位サイト、Bは６配位サイト、Cは４配位サイトを意味し、AはYまたはランタノイド希土類の中から選ばれる少なくとも一種であり、BはAl，Sc，Gaまたはランタノイド希土類の中から選ばれる少なくとも一種であり、CはAl，Ga，Siの中から選ばれる少なくとも一種である。Ｃ−希土類型構造は一般式A2O3で表され、AはY, Lu, Sc, Gdの中から選ばれる少なくとも一種である。A2SiO5型構造は、AはY, Lu, Sc,Gd の中から選ばれる少なくとも一種である。
【００２１】
ここで、前記セラミックスの結晶構造が、ガーネット構造、Ｃ−希土類型構造の場合は、結晶系が立方晶であるために多結晶体においても複屈折が存在せず、高密度化することによって理論密度同等程度までに透明化することが可能であり、半導体レーザにより励起されて発振するセラミックス材料として用いる場合、特に好ましい。
【００２２】
前記ガーネット構造の格子定数値の範囲は1.18nm〜1.32nmであることが好ましい。また、前記ガーネット構造の４配位金属がGa、６配位金属がSc，Ga，Lu，Yb，Tm，Er，Hoから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００２３】
前記セラミックス材料は、355ｎｍ〜485ｎｍ帯の光で励起した場合の発光波長帯が、450nm〜700nmの範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の高密度セラミックスの製造方法は、複合金属酸化物からなる透光性を有する高密度セラミックスの製造方法において、前記セラミックスの原料粒子として、該原料粒子の金属元素組成が前記セラミックスの金属元素組成と同じであり、かつ前記金属元素の濃度分布が前記原料粒子内において均一であって、前記原料粒子の粒度分布が単分散であるものを用いるので、焼結途中で体積膨張が生じにくく、また均一な粒成長が容易であるためポアの生成を抑制することができ、元素組成分布が均一であって、粒子形状も均一な、空間充填率の高い高密度セラミックスを製造することができる。
【００２５】
従って、本発明の高密度セラミックスはGaN系（AlGaN〜InGaNAs）、ZnSSe系あるいはZnO系半導体レーザにより励起されて発振するセラミック材料として、あるいは、GaN系（AlGaN〜InGaNAs）半導体発光ダイオードから発光される光により励起されてこの半導体発光ダイオードの色調を調整する発光セラミック材料等として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の高密度セラミックスの製造方法は、複合金属酸化物の原料粒子として、この原料粒子の金属組成が前記セラミックスの金属組成と同じであり、かつ前記金属元素の濃度分布が前記原料粒子内において均一であって、原料粒子の粒度分布が単分散であるものを用い、これを焼結させることを特徴とする。
【００２７】
原料粒子は、実質的に前記セラミックスの構成元素のみからなるアモルファス状の粒子、あるいは、実質的に前記セラミックスの構成元素のみからなる多結晶状の粒子であることが好ましい。
【００２８】
原料粒子はアルコキシドエマルジョン法あるいは噴霧熱分解法によって調製することができる。アルコキシドエマルジョン法は、アルコール類、アルカン類、芳香族化合物類などのような比較的極性の低い溶媒と非プロトン極性溶媒の混合溶媒、及びアルコキシドからなるエマルジョンに対して、水を添加することによってアルコキシドの加水分解を行うと同時に略球形の粒子を形成し、粒子を分取した後に乾燥処理を行う製造方法である。詳細をＹ原子とAl原子が３：５の組成比で含有される粒子の製造を例にとり、図１を参照して説明する。
【００２９】
準備した１−オクタノールにYAG粒子の原料としてY(iso-PrO)3とAl(sec-BuO)3のアルコキシドを入れ、室温から還流温度で10分間から120時間攪拌してアルコキシドの溶解および複合アルコキシド化を行う。ここに非プロトン極性溶媒のアセトニトリルを加えて室温でエマルジョン化を行う。続いて、水を加えて室温で１時間加水分解する。その後、遠心分離により粒子を回収し、エタノール分散により洗浄を繰り返した後、乾燥することによってＹ原子とAl原子が３：５の組成比で含有される粒子が得られる。得られた粒子は乾燥して用いる。
【００３０】
複合アルコキシド化に用いられるアルコール類としては、１−オクタノールの他、エタノール、プロパノール、ブタノール等、アルカン類としてはペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等、芳香族化合物類としてはベンゼン、トルエン、キシレン等が使用可能である。またエマルジョン化に用いられる非プロトン極性溶媒としては上記アセトニトリルの他、アセトン、メチルエチルケトン（MEK）、ジメチルホルムアミド（DMF）、ジメチルスルホキシド(DMSO）等が使用可能である。上記の反応温度および反応時間は所望とする粒子、選択する極性の低い溶媒、非プロトン極性溶媒によって適宜調製される。
【００３１】
原料粒子は、アルコキシドエマルジョン法によって調整した後、さらに熱処理により有機成分を除去することによって得ることもできる。このように有機成分を除去することにより反応性の高いアモルファス状の粒子を得ることができる。また、原料粒子は、アルコキシドエマルジョン法によって調製した後、さらに熱処理により有機成分を除去し、その後セラミックスを構成する化合物が結晶化する温度で熱処理することによって得ることもできる。このような熱処理により、反応性の高い多結晶状の粒子を得ることができ、より焼結に適した原料粒子を得ることができる。
【００３２】
なお、上記説明では原料粒子を金属アルコキシドのみから調製する場合について説明したが、原料粒子は、少なくとも一種類以上の金属アルコキシドと、アルコキシド以外の有機金属化合物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属塩化物の内から選択される少なくとも一種類以上の金属塩類とから調製することも可能である。
【００３３】
次に、噴霧熱分解法について説明する。噴霧熱分解法は、原料溶液を超音波などを用いて霧化し、これをキャリアガスで炉芯管内に送り込み、炉芯管内にて加熱することにより乾燥・熱分解反応を起こして粒子形成を行い、粒子捕集装置で生成物を回収する製造方法である。詳細を図２に示す噴霧熱分解装置の概略模式図を参照して説明する。
【００３４】
図２に示す噴霧熱分解装置１は、原料溶液が霧化される霧化室２、霧化室２に設けられた原料溶液を霧化する超音波発振子３、霧化室２において霧化した原料をキャリアガスとともに通す炉芯管４、炉芯管４の周りに設けられた、炉芯管４内を通る原料を乾燥・熱分解反応させるための電気炉５〜８、熱分解反応により粒子化した原料を捕集する加熱可能な捕集部９内に設けられたメンブレンフィルタ１０とから構成されてなる。
【００３５】
原料溶液は、粒子の原料として金属アルコキシドや有機金属化合物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属塩化物などの金属塩類を適宜選択し、これを水、エタノール、プロパノール等の溶媒に溶かしたものが用いられる。
【００３６】
炉芯管４の周りに設けられた電気炉５〜８は例えば電気炉５は200℃、電気炉６は400℃、電気炉７は600℃、電気炉８は800℃というように徐々に高温となるように調製され、温度の低い電気炉５および６では主に水分の蒸発、粒子化が行われ、温度が高い電気炉７および８では主に粒子の脱炭、結晶化が行われる。
【００３７】
なお、得られた原料粒子はアルコキシドエマルジョン法と同様、さらにセラミックスを構成する化合物が結晶化する温度で熱処理してもよい。
【００３８】
この噴霧熱分解法によれば、サブミクロン〜ミクロン領域の球形の粒子をワンステップで合成することができる。また、この噴霧熱分解法は、霧化できるものであれば原料の種類は問わず粒子化することが可能であるため、例えば上記アルコキシドエマルジョン法では複合アルコキシド化を起こしにくいものや、沈殿法では粒子を形成しにくい原料も使用可能である。
【００３９】
上記のような方法で得られた原料粒子は、公知の成型方法にて成型した後に、公知の焼結方法により焼結することができる。公知の成型方法としては、例えば、原料粒子をプレス機を用いて高圧力でプレスすることで成型する一軸プレス法および両軸プレス法、原料粒子をゴム袋のような変形抵抗の少ない成形モールドの中に密封して液圧を加えて方向性なく圧縮成形するCIP法（Cold Isostatic Pressing：冷間等方圧加工法）、原料粒子をスラリー化した後に石膏型などに流し込んで分散媒を除去して成型する泥ショウ鋳込み法などが挙げられる。
【００４０】
公知の焼結方法としては、成型体に対して常圧にて数100℃から二千数100℃の高温をかけることによって焼結させる方法、成型体に対して真空下にて数100℃から二千数100℃の高温をかけることによって焼結させる真空焼結法、数100℃から二千数100℃の高温と数10〜数100MPaの等方的な圧力を成型体に同時に加えて処理するHIP法（Hot Isostatic Pressing：熱間等方圧加工法）、あるいは成型体に対して、数100℃から二千数100℃の高温と一軸方向からのみの加圧によってプレスするホットプレス法などが挙げられる。ここで、ホットプレス法においては、成型工程を省略して原料粒子をそのままホットプレスしてもよい。  
以下に本発明の高密度セラミック材料の製造方法を実施例として示す。
【実施例】
【００４１】
（実施例１）
Y(iso-OPr)3 (3.99g)、 Al(sec-OBu)3 (6.16g)、 Pr(iso-OPr)3 (0.0048g) を1―オクタノール（52.9ml）中に投入し、パイレックス製のフラスコ中にてN2気流下にて、120℃で12時間撹拌することによって原料アルコキシドの溶解を行なった。これを室温まで冷却した後に、アセトニトリル（36.36ml）および分散剤としてヒドロキシプロピルセルロース（0.02ｇ）を加えて５分間撹拌することによりエマルジョンを形成させた。これを40℃まで昇温した後に、1-オクタノール―アセトニトリル―水（2.46ml―1.64ml―0.90ml）を加え、40℃で1時間撹拌することによりアルコキシドの加水分解を行って略球形の粒子を得た。遠心分離器で、5000rpmで10分遠心分離処理することによって粒子を回収し、続けてエタノールへの分散と5000rpmで10分遠心分離処理することを２回繰り返すことにより粒子の洗浄を行なった。洗浄後、80℃で24時間乾燥機により乾燥した。
【００４２】
乾燥した粒子を一軸プレス機にて仮成形した（10MPa）後、140MPaにてCIP処理を行なうことによって成型体を得た。得られた成型体を大気中1400℃にて２時間熱処理した後に、真空下1750℃にて10時間かけて焼結させた。得られた焼結体を両面研磨することにより透光性を有するセラミックスを得た。
【００４３】
（実施例２）
実施例１において乾燥した粒子を600℃で12時間熱処理することによって脱炭を行い、実質上Y,Al,Pr,Oのみからなるアモルファス状とした粒子を得た。このアモルファス状とした粒子を用いて実施例１と同様に成型体、焼結体を得、得られた焼結体を両面研磨することにより透光性を有するセラミックスを得た。
【００４４】
（実施例３）
実施例１において乾燥した粒子を600℃で12時間熱処理することによって脱炭を行い、さらに1200℃で２時間熱処理することによって, 実質上Y,Al,Pr,Oのみからなる多結晶状とした粒子を得た。この多結晶状とした粒子を用いて実施例１と同様に成型体、焼結体を得、得られた焼結体を両面研磨することにより透光性を有するセラミックスを得た。
【００４５】
（実施例４）
実施例１において、原料粒子を Y(NO3)3 (4.12g)、 Al(sec-OBu)3 (6.16g)、 Pr(iso-OPr)3 (0.0048g)を用いた以外は全て同様の手順で透光性を有するセラミックスを得た。
【００４６】
（実施例５）
実施例４において乾燥した粒子を600℃で12時間熱処理することによって脱炭を行い、実質上Y,Al,Pr,Oのみからなるアモルファス状とした粒子を得た。このアモルファス状とした粒子を用いて実施例１と同様にして透光性を有するセラミックスを得た。
【００４７】
（実施例６）
実施例４において乾燥した粒子を600℃で12時間熱処理することによって脱炭を行い、さらに1200℃で２時間熱処理することによって, 実質上Y,Al,Pr,Oのみからなる多結晶状とした粒子を得た。この多結晶状とした粒子を用いて実施例１と同様にして透光性を有するセラミックスを得た。
【００４８】
（実施例７）
Y(NO3)3 (41.20g)、Al(NO3)3 (53.24g)、 Pr(NO3)3 (0.049g)を溶解した水溶液（1000ml）を原液注入ポンプを用いて霧化室に導入して（20ml/min）超音波霧化機によって霧化し、生じた霧滴をキャリアーガス（N2，40l/min）を用いて、200℃〜1000℃へと段階的に昇温出来る石英製管状炉に導入し、管状炉内において乾燥および原料化合物の分解を行い、フィルター部にて概略球形の粒子を回収した。回収した粒子を用いて実施例１と同様に成型体、焼結体を得、得られた焼結体を両面研磨することにより透光性を有するセラミックスを得た。
【００４９】
（実施例８）
実施例７において乾燥した粒子を1200℃で２時間熱処理することによって、実質上Y,Al,Pr,Oのみからなる多結晶状とした粒子を得た。この多結晶状とした粒子を用いて実施例１と同様に成型体、焼結体を得、得られた焼結体を両面研磨することにより透光性を有するセラミックスを得た。
【００５０】
上記実施例では、いずれもGaN系（AlGaN〜InGaNAs）あるいはZnSSe系半導体レーザにより励起されて発振するセラミック材料として、あるいは、GaN系（AlGaN〜InGaNAs）半導体発光ダイオードから発光される光により励起されてこの半導体発光ダイオードの色調を調整する発光セラミック材料等として満足できる透光性セラミックスが得られた。
【００５１】
特に、実施例２、５のように得られた粒子をさらに熱処理した場合、実施例３、６、８のように、得られた粒子を前記セラミックスを構成する化合物が結晶化する温度で熱処理した場合には、より元素組成分布が均一であって、粒子形状も均一な、空間充填率の高い高密度セラミックスを得ることができた。
【００５２】
なお、上記実施例はYAGについて示したが、この反応はその他のガーネット型構造、Ｃ−希土類型構造またはA2SiO5型構造の場合にも適応可能である。また、透光性材料に発光性を付与する場合には、ランタノイド希土類、Cr, Ti, V、の中から選ばれる少なくとも一種の発光活性種を、原料粒子を調製する段階で所定モル濃度を混在させ、適宜条件を設定すれば、容易にドープした活性化微粒子を合成することが可能である。
【００５３】
以上のように、本発明の高密度セラミックスの製造方法は、複合金属酸化物の原料粒子として、原料粒子の金属組成が前記セラミックスの金属組成と同じであり、かつ前記金属元素の濃度分布が前記原料粒子内において均一であって、前記原料粒子の粒度分布が単分散であるものを用いるので、焼結途中で体積膨張が生じにくく、また均一な粒成長が容易であるためポアの生成を抑制することができ、元素組成分布が均一であって、粒子形状も均一な、空間充填率の高い高密度セラミックスを製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】アルコキシドエマルジョン法による非晶質YAG粒子形成のフローチャート
【図２】噴霧熱分解装置の概略模式図
【符号の説明】
【００５５】
１  噴霧熱分解装置
２  霧化室
３  超音波発振子
４  炉芯管
５〜８  電気炉
９  捕集部
10  メンブレンフィルタ
【図１】
2006282448.tif 000002
【図２】
2006282448.tif 000003