(57)【要約】  低量の特定微量元素を有する発光性セラミック素子を本明細書に開示する。出願人らは、驚くべきことに、より低い内部量子効率ＩＱＥの原因が、特定微量元素であり得、非常に低量（例えば５０ｐｐｍ以下）であってもＩＱＥに大幅な悪影響をもたらし得ることを見いだした。いくつかの実施形態において、発光性セラミック素子は、ガーネットホスト材料およびある量のＣｅドーパントを含む。発光性セラミック素子は、いくつかの実施形態において、組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であり得る。【選択図】図７
2014525480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガーネットホスト材料と；
発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすのに有効な量のＣｅドーパントと
を含む発光性組成物であって、
（ｉ）該組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であること、（ｉｉ）該組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であること、または（ｉｉｉ）該組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であることのうちの少なくとも１つである、発光性組成物。
【請求項２】
該組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であり、該組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であり、該組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
該組成物におけるＢの量が約９ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
該組成物におけるＰの量が約１１３ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
該組成物におけるＫの量が約５４ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
該組成物におけるＴｉの量が約２８ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
該組成物におけるＣｒの量が約２．７ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
該組成物におけるＣｕの量が約１．５ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
該組成物におけるＺｒの量が約１６００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
該組成物におけるＳｂの量が約１８ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
該組成物におけるＢａの量が約７４ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
該組成物におけるＬａの量が約１７ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
該組成物におけるＳｍの量が約１．２ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
該組成物におけるＤｙの量が約６．９ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
該組成物におけるＨｏの量が約７．０ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
該組成物におけるＰｔの量が約２．０ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
ガーネットホスト材料が、式Ａ３Ｂ１２Ｂ２３Ｘ１２：
式中
Ａは、Ｌｉ、Ｋ、Ａｇ、Ｔｌ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｉｎ、ＢｉおよびＺｒからなる群から選択され、
Ｂ１は、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｃ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔａ、ＳｂおよびＴｅから選択され、
Ｂ２は、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｖ、ＮｂおよびＡｓからなる群から選択され、
Ｘは、ＯおよびＦからなる群から選択される；
によって表される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１８】
ガーネットホスト材料が、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ１−ｙ，Ｇａｙ）５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２およびＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：式中、ｘは約０．００から約０．５０の範囲であり、ｙは約０．００から約０．５０の範囲である；からなる群から選択される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１９】
ガーネットホスト材料が、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２０】
Ｃｅドーパントの量が、約０．１原子％から約１０原子％の範囲である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２１】
焼結セラミック素子である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２２】
発光性セラミック素子が、約１０μｍから約１ｍｍの範囲の厚さを有する、１〜１６に記載の組成物。
【請求項２３】
粉末である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２４】
粉末が、透明マトリックスに分散されている、請求項２３に記載の組成物。
【請求項２５】
ガーネットホスト材料およびＣｅドーパントの総量が、発光性セラミック素子の少なくとも約９０重量％である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２６】
発光性セラミック素子が、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたとき、少なくとも約８５％の内部量子効率（ＩＱＥ）を有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２７】
少なくとも約２０ｐｐｍのＣａをさらに含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２８】
少なくとも約２４ｐｐｍのＭｏをさらに含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２９】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物を青色または紫外放射線に曝露することを含む方法。
【請求項３０】
青色または紫外放射線を発するように構成された光源と；
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物と
を含む照明装置であって、該組成物が、青色または紫外放射線の少なくとも一部を受けるように構成されている、照明装置。
【請求項３１】
ガーネットホスト材料またはその化学量論的前駆体と、Ｃｅドーパントまたはその前駆体とを含む組成物を焼結することを含む、発光性セラミック素子の製造方法であって、
（ｉ）該組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であること、（ｉｉ）該組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であること、または（ｉｉｉ）該組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であることのうちの少なくとも１つである、発光性組成物。
【請求項３２】
該組成物におけるＢの量が、約９ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
該組成物におけるＰの量が約１１３ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
該組成物におけるＫの量が約５４ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
該組成物におけるＴｉの量が約２８ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
該組成物におけるＣｒの量が約２．７ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
該組成物におけるＣｕの量が約１．５ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
該組成物におけるＺｒの量が約１６００ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
該組成物におけるＳｂの量が約１８ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
該組成物におけるＢａの量が約７４ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
該組成物におけるＬａの量が約１７ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４２】
該組成物におけるＳｍの量が約１．２ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４３】
該組成物におけるＤｙの量が約６．９ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４４】
該組成物におけるＨｏの量が約７．０ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４５】
該組成物におけるＰｔの量が約２．０ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４６】
組成物が、
硝酸イットリウム、酸化イットリウムおよびそれらの組合せからなる群から選択されるガーネットホスト材料の第１の前駆体と、
酸化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびそれらの組合せからなる群から選択されるガーネットホスト材料の第２の前駆体と
を含む、請求項３１〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
組成物が、硝酸セリウムまたは酸化セリウムを含む、請求項３１〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
組成物が、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２およびＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２からなる群から選択されるガーネットホスト材料を含む、請求項３１〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
該組成物の焼結が、該組成物を約１０００℃から約１９００℃の範囲の温度で少なくとも約２時間加熱することを含む、請求項３１〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
ガーネットホスト材料と；
発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすのに有効な量のＣｅドーパントと
を含む発光性組成物であって、
該組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＢの量が約９ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＰの量が約１１３ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＫの量が約５４ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＴｉの量が約２８ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＣｒの量が約２．７ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＣｕの量が約１．５ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＺｒの量が約１６００ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＳｂの量が約１８ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＢａの量が約７４ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＬａの量が約１７ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＳｍの量が約１．２ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＤｙの量が約６．９ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＨｏの量が約７．０ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＰｔの量が約２．０ｐｐｍ未満である、発光性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている２０１１年８月１６日に出願された米国出願第６１／５２４，２７８号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本出願は、低量の特定微量元素を有する発光性セラミック材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネセントデバイス（ＯＥＬ）と呼ばれることもある有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、および無機エレクトロルミネセントデバイス（ＩＥＬ）などの固体発光デバイスは、フラットパネルディスプレイ、様々な機器の表示器、標識、および装飾用イルミネーションなどの様々な用途に広く利用されてきた。これらの発光デバイスの発光効率が向上し続けると、自動車のヘッドライトおよび一般的な照明などの、はるかに高い輝度強度を必要とする用途がまもなく実現可能になる場合がある。これらの用途には、白色ＬＥＤは、有望な候補の１つであり、大いに注目されてきた。
【０００４】
内部量子効率（ＩＱＥ）は、発光性材料により作り出された光子の、同材料によって吸収された光子に対する比である。ＩＱＥ値が大きくなると、照明装置のエネルギー効率が向上し得るが、高ＩＱＥの蛍光体を確実に得るのは困難であり得る。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、低量の特定微量元素を有する発光性組成物を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、ガーネットホスト材料と、発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすのに有効な量のＣｅドーパントとを含む。いくつかの実施形態において、組成物におけるＮａの量は、約６７ｐｐｍ未満である。いくつかの実施形態において、組成物におけるＭｇの量は、約２３ｐｐｍ未満である。いくつかの実施形態において、組成物におけるＦｅの量は、約２１ｐｐｍ未満である。
【０００６】
いくつかの実施形態において、組成物におけるＢの量は、約９ｐｐｍ未満である。
【０００７】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＰの量は、約１１３ｐｐｍ未満である。
【０００８】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＫの量は、約５４ｐｐｍ未満である。
【０００９】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＴｉの量は、約２８ｐｐｍ未満である。
【００１０】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＣｒの量は、約２．７ｐｐｍ未満である。
【００１１】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＣｕの量は、約１．５ｐｐｍ未満である。
【００１２】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＺｒの量は、約１６００ｐｐｍ未満である。
【００１３】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＳｂの量は、約１８ｐｐｍ未満である。
【００１４】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＢａの量は、約７４ｐｐｍ未満である。
【００１５】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＬａの量は、約１７ｐｐｍ未満である。
【００１６】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＳｍの量は、約１．２ｐｐｍ未満である。
【００１７】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＤｙの量は、約６．９ｐｐｍ未満である。
【００１８】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＨｏの量は、約７．０ｐｐｍ未満である。
【００１９】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＰｔの量は、約２．０ｐｐｍ未満である。
【００２０】
いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料は、式Ａ３Ｂ１２Ｂ２３Ｘ１２：式中、Ａは、Ｌｉ、Ｋ、Ａｇ、Ｔｌ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｉｎ、ＢｉおよびＺｒからなる群から選択され、Ｂ１は、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｃ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔａ、ＳｂおよびＴｅから選択され、Ｂ２は、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｖ、ＮｂおよびＡｓからなる群から選択され、Ｘは、ＯおよびＦからなる群から選択される；によって表される。
【００２１】
いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ１−ｙ，Ｇａｙ）５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２およびＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：式中、ｘは約０．００から約０．５０の範囲であり、ｙは約０．００から約０．５０の範囲である；から選択される。いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である。
【００２２】
いくつかの実施形態において、Ｃｅドーパントの量は、約０．１原子％から約１０原子％の範囲である。
【００２３】
いくつかの実施形態において、組成物は、焼結セラミック素子である。
【００２４】
いくつかの実施形態において、発光性セラミック素子は、約１０μｍから約１ｍｍの範囲の厚さを有する。
【００２５】
いくつかの実施形態において、組成物は粉末である。
【００２６】
いくつかの実施形態において、粉末は、透明マトリックスに分散されている。
【００２７】
いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料およびＣｅドーパントの総量は、発光性セラミック素子の少なくとも約９０重量％である。
【００２８】
いくつかの実施形態において、発光性セラミック素子は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたとき、少なくとも約８５％の内部量子効率（ＩＱＥ）を有する。
【００２９】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、本出願に開示する組成物のいずれかを青色または紫外放射線に曝露することを含む。
【００３０】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、青色または紫外放射線を発するように構成された光源と、本出願に開示する組成物のいずれかとを含む照明装置であって、組成物が、青色または紫外放射線の少なくとも一部を受けるように構成されている、照明装置を含む。
【００３１】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、ガーネットホスト材料またはその化学量論的前駆体と、Ｃｅドーパントまたはその前駆体とを有する組成物を焼結することを含む発光性セラミック素子の製造方法であって、組成物が低量の特定元素を含む方法を含む。いくつかの実施形態において、組成物におけるＮａの量は、約６７ｐｐｍ未満である。いくつかの実施形態において、組成物におけるＭｇの量は、約２３ｐｐｍ未満である。いくつかの実施形態において、組成物におけるＦｅの量は、約２１ｐｐｍ未満である。
【００３２】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＢの量は、約９ｐｐｍ未満である。
【００３３】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＰの量は、約１１３ｐｐｍ未満である。
【００３４】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＫの量は、約５４ｐｐｍ未満である。
【００３５】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＴｉの量は、約２８ｐｐｍ未満である。
【００３６】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＣｒの量は、約２．７ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【００３７】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＣｕの量は、約１．５ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【００３８】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＺｒの量は、約１６００ｐｐｍ未満である。
【００３９】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＳｂの量は、約１８ｐｐｍ未満である。
【００４０】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＢａの量は、約７４ｐｐｍ未満である。
【００４１】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＬａの量は、約１７ｐｐｍ未満である。
【００４２】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＳｍの量は、約１．２ｐｐｍ未満である。
【００４３】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＤｙの量は、約６．９ｐｐｍ未満である。
【００４４】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＨｏの量は、約７．０ｐｐｍ未満である。
【００４５】
いくつかの実施形態において、該組成物におけるＰｔの量は、約２．０ｐｐｍ未満である。
【００４６】
いくつかの実施形態において、組成物は、硝酸イットリウム、酸化イットリウムおよびそれらの組合せからなる群から選択されるガーネットホスト材料の第１の前駆体と、酸化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびそれらの組合せからなる群から選択されるガーネットホスト材料の第２の前駆体とを含む。
【００４７】
いくつかの実施形態において、組成物は、硝酸セリウムまたは酸化セリウムを含む。
【００４８】
いくつかの実施形態において、組成物は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２およびＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２からなる群から選択されるガーネットホスト材料を含む。
【００４９】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、ガーネットホスト材料と、発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすのに有効な量のＣｅドーパントとを有する発光性組成物を含む。いくつかの実施形態において、組成物におけるＮａの量は、約６７ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＢの量が約９ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＰの量が約１１３ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＫの量が約５４ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＴｉの量が約２８ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＣｒの量が約２．７ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＣｕの量が約１．５ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＺｒの量が約１６００ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＳｂの量が約１８ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＢａの量が約７４ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＬａの量が約１７ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＳｍの量が約１．２ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＤｙの量が約６．９ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＨｏの量が約７．０ｐｐｍ未満であり、組成物におけるＰｔの量が約２．０ｐｐｍ未満である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】成形および焼結によって発光性セラミック素子を形成する一実施形態の調製フローチャートを示す。
【図２】積層を含む、発光性セラミックを形成する一実施形態の調製フローチャートを示す。
【図３Ａ】本明細書に開示する発光性組成物を含んでいてよい照明装置の例である。
【図３Ｂ】本明細書に開示する発光性組成物を含んでいてよい照明装置の例である。
【図４】どのようにして内部量子効率（ＩＱＥ）を求め得るかの例である。
【図５】本明細書に開示する発光性素子の実施形態である。
【図６】実施例１〜２９のサンプル１〜２９中の全不純物の関数としてのＩＱＥ値を示すグラフである。全不純物は、Ｚｒ、Ｍｏ、ＨｆおよびＷを除く表１〜８に列挙されているすべての不純物を含む。ｘ軸は、４００ｐｐｍを超えて伸びていないため、４００ｐｐｍより多い全不純物を有するサンプルは示されていない。
【図７】実施例１〜２９のサンプル１〜２９中のＢ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｋ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｄｙ、ＨｏおよびＰｔ（「カルプリット」）の全量の関数としてのＩＱＥ値を示すグラフである。ｘ軸は、４００ｐｐｍを超えて伸びていないため、４００ｐｐｍより多い列挙元素を有するサンプルは示されていない。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
（発明の詳細な説明）
高い内部量子効率を有する発光性セラミック材料を一貫して製造できることは、困難な取り組みであり得る。不明な理由により、より高いＩＱＥを有する発光性セラミック材料と明らかに同じ条件下で製造されているにもかかわらず、発光性セラミック材料のＩＱＥが実質的により低くなり得ることがある。出願人らは、驚くべきことに、より低いＩＱＥの原因が特定微量元素であり得、非常に低量（例えば５０ｐｐｍ以下）であってもＩＱＥに大幅な悪影響をもたらし得ることを見いだした。従って、ＩＱＥを低下させるとして出願人らによって確認された特定微量元素が低量である発光性セラミック材料を開示する。
【００５２】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、ガーネットホスト材料およびある量のＣｅドーパントを有する組成物を含む。組成物は、例えば、透明マトリックス中に配された発光性焼結セラミックまたは発光性粉末であり得る。該量のＣｅドーパントは、発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすのに有効であり得る。いくつかの実施形態において、該量のＣｅドーパントは、発光性組成物が、約４００ｎｍと約５００ｎｍとの間の波長を有する光に曝露されると発光をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、該量のＣｅドーパントは、発光性組成物が、約４３５ｎｍと約４７５ｎｍとの間の波長を有する光に曝露されると発光をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、該量のＣｅドーパントは、発光性組成物が、約４４０ｎｍと約４７０ｎｍとの間の波長を有する光に曝露されると発光をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、該量のＣｅドーパントは、発光性組成物が、約４５５ｎｍの波長を有する光に曝露されると発光をもたらすことができる。
【００５３】
発光性組成物は、いくつかの実施形態において、約６７ｐｐｍ未満のＮａと、約２３ｐｐｍ未満のＭｇと、約２１ｐｐｍ未満のＦｅとを有してもよい。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、９ｐｐｍ未満のＢを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１１３ｐｐｍ未満のＰを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、５４ｐｐｍ未満のＫを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、２８ｐｐｍ未満のＴｉを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、２．７ｐｐｍ未満のＣｒを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１．５ｐｐｍ未満のＣｕを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１６００ｐｐｍ未満のＺｒを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１８ｐｐｍ未満のＳｂを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、７４ｐｐｍ未満のＢａを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１７ｐｐｍ未満のＬａを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１．２ｐｐｍ未満のＳｍを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、６．９ｐｐｍ未満のＤｙを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、７．０ｐｐｍ未満のＨｏを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、２．０ｐｐｍ未満のＰｔを有する。
【００５４】
いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約６０ｐｐｍ未満のＮａを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１７ｐｐｍ未満のＭｇを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、４ｐｐｍ未満のＦｅを有する。
【００５５】
組成物は、例えばアセンブリを焼結することによって調製され、発光性素子を形成することができる。したがって、「発光性素子」または「発光性セラミック素子」は、一般には、照明の目的で使用することができる最終的な発光性材料を記載しているが、「アセンブリ」は、焼結されて発光性セラミックを形成することができる複合体である。さらに以下に論述するように、発光性セラミック素子に見いだされる微量元素の量を、アセンブリを調製するのに使用される材料に基づいて制御することができる。組成物は、例えば粉末であってもよい。いくつかの実施形態において、粉末は、フローベースの熱化学的合成経路（例えば、レーザ熱分解、火炎溶射、溶射熱分解およびプラズマ合成）などの従来の手段によって調製される。粉末に見いだされる微量元素の量を、プロセスの出発材料に基づいて制御することができる。
【００５６】
発光性組成物中のガーネットホスト材料は、ＩＱＥを減少させる相当量の金属（例えば、Ｎａ、ＭｇおよびＦｅ）を含まないならば、特に限定されない。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、蛍光体を含む。本開示に鑑みて、当業者は、いくつかの因子に基づき、例えば、異なる種類の蛍光体の吸収および発光スペクトルを考慮することによる所望の白色点（すなわち色温度）について、発光性組成物のための蛍光体の種類を選択することができるであろう。いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料は、式Ａ３Ｂ１２Ｂ２３Ｘ１２によって表され得る。Ａを十二面体配座部位と記載することができ、Ｂ１を八面体配座部位と記載することができ、Ｂ２を四面体部位と記載することができる。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれている「Ｌａｔｔｉｃｅ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｉｏｎｉｃ  Ｒａｄｉｉ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｘｉｄｅ  ａｎｄ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ  Ｇａｒｎｅｔｓ」、Ｌａｎｇｌｅｙ，Ｒｉｃｈａｒｄら、Ｊ．ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（３０）：７９〜８２（１９７９年）を参照されたい。
【００５７】
Ａは、例えば、Ｌｉ、Ｋ、Ａｇ、Ｔｌ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｉｎ、ＢｉまたはＺｒであり得る。Ｂ１は、例えば、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｃ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔａ、ＳｂまたはＴｅであり得る。Ｂ２は、例えば、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｖ、ＮｂまたはＡｓであり得る。ＸはＯまたはＦであり得る。いくつかの実施形態において、ＡはＹまたはＴｂである。いくつかの実施形態において、ＡはＹである。いくつかの実施形態において、Ｂ１およびＢ２は同じである。いくつかの実施形態において、Ｂ１はＡｌである。いくつかの実施形態において、Ｂ２はＡｌである。いくつかの実施形態において、ＸはＯである。
【００５８】
ガーネットホスト材料は、いくつかの実施形態において、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ１−ｙ，Ｇａｙ）５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｔｂ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ１−ｙ，Ｇａｙ）５Ｏ１２またはＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：式中、ｘは約０．００から約０．５０の範囲であり、ｙは約０．００から約０．５０の範囲である；であり得る。いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である。
【００５９】
いくつかの実施形態において、ガーネットは、組成Ａ３Ｂ５Ｏ１２：式中、ＡおよびＢは、独立に、三価の金属から選択される；を有していてよい。いくつかの実施形態において、Ａは、限定されないが、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、ＬｕおよびＴｂを含めた元素から選択され得、Ｂは、限定されないが、Ａｌ、Ｇａ、ＳｉおよびＩｎを含めた元素から選択され得る。いくつかの実施形態において、ガーネットは、少なくとも１つの元素、好ましくは希土類金属でドープされる。いくつかの実施形態において、希土類金属はＣｅである。有用な蛍光体の非限定的な例としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｔｂ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅおよび（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅが挙げられる。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、ＲＦ熱プラズマ合成Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ＹＡＧ：Ｃｅ）を含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、（Ｙ１−ｘ−ｙ，Ｇｄｘ，Ｃｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：式中、０≦ｘ＜．５０、および０＜ｙ＜０．０５；を含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、（Ｙ１−ｘ−ｙ，Ｇｄｘ，Ｃｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：式中、０≦ｘ＜．４５、および０＜ｙ＜０．０４５；を含む。いくつかの実施形態において、セラミック層は、（Ｙ１−ｘ−ｙ，Ｇｄｘ，Ｃｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：式中、０≦ｘ＜．４０、および０＜ｙ＜０．０４；を含む。いくつかの実施形態において、セラミック層は、（Ｙ０．６４Ｇｄ０．３５Ｃｅ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ０．６４Ｇｄ０．３５Ｃｅ０．００４）３Ａｌ５Ｏ１２または（Ｙ０．６４Ｇｄ０．３５Ｃｅ０．００２）３Ａｌ５Ｏ１２を含む。
【００６０】
発光性組成物におけるＣｅドーパントの量も変動し得る。当業者は、発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすＣｅドーパントの量を容易に決定することができる。いくつかの実施形態において、Ｃｅドーパントの量は、約０．０１原子％から約１０原子％の範囲である。Ｃｅドーパントの量は、例えば、少なくとも約０．０２原子％、少なくとも約０．０４原子％、少なくとも約０．０５原子％、少なくとも約０．０７５原子％、または少なくとも約０．１原子％であり得る。Ｃｅドーパントの量は、例えば、約１０原子％以下、約５原子％以下、約２原子％以下であり得る。
【００６１】
組成物が発光性セラミック素子である実施形態において、発光性素子の厚さは、例えば、焼結されて発光性セラミック素子を与えるためアセンブリの大きさによって調整されてよい。いくつかの実施形態において、発光性セラミック素子の厚さは、約５μｍから約１ｍｍの範囲である。発光性セラミック素子の厚さは、例えば、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約１５μｍ、または少なくとも約２０μｍであってよい。発光性セラミック素子の厚さは、例えば、約１ｍｍ以下、約９００μｍ以下、約８００μｍ以下、約７５０μｍ以下、約６００μｍ以下、または約５００μｍ以下であってよい。
【００６２】
いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料およびＣｅドーパントの総量は、発光性組成物の少なくとも約９０重量％である。いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料およびＣｅドーパントの総量は、発光性組成物の少なくとも約９５重量％である。いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料およびＣｅドーパントの総量は、発光性組成物の少なくとも約９７重量％である。いくつかの実施形態において、ガーネットホスト材料およびＣｅドーパントの総量は、発光性組成物の少なくとも約９９重量％である。
【００６３】
発光性組成物は、低量の様々な他の微量元素（例えば、Ｂ、Ｋ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐ、Ｄｙ、Ｈｏおよび／またはＰｔ）を場合により含んでいてもよい。様々な微量元素は、好ましくは特定の閾値未満であってよいが、本出願は、低量のこれら様々な微量元素を含む発光性組成物に限定されない。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、Ｂ、Ｋ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐ、Ｄｙ、ＨｏおよびＰｔなどの様々な微量元素について、記載の閾値より多くの量を有することになる。
【００６４】
いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１１ｐｐｍ未満のＦｅを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、４ｐｐｍ未満のＦｅを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１４ｐｐｍ未満のＮａを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１０ｐｐｍ未満のＭｇを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、３ｐｐｍ未満のＭｇを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、５ｐｐｍ未満のＢを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、２０ｐｐｍ未満のＰを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、２５ｐｐｍ未満のＫを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、３ｐｐｍ未満のＴｉを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、１ｐｐｍ未満のＣｒを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、５００ｐｐｍ未満のＺｒを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、２ｐｐｍ未満のＳｂを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、５ｐｐｍ未満のＢａを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、２ｐｐｍ未満のＬａを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、４ｐｐｍ未満のＤｙを有する。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、３ｐｐｍ未満のＨｏを有する。
【００６５】
発光性組成物は、いくつかの実施形態において、出願人らが、量子効率を大幅に減少させないことを発見した様々な元素を含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約０．４ｐｐｍのＧａを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約４０ｐｐｍのＣａを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約２０ｐｐｍのＭｏを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約０．７ｐｐｍのＳｅを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約０．８ｐｐｍのＺｎを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約２０ｐｐｍのＥｕを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約９０ｐｐｍのＥｕを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約５ｐｐｍのＴｂを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約５ｐｐｍのＬｕを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約１５ｐｐｍのＨｆを含む。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、少なくとも約１５ｐｐｍのＷを含む。組成物は、上記の量で量子効率を大幅に減少させないこれらの元素の２種以上を含んでいてよい。
【００６６】
上記のように、本明細書に開示する発光性組成物の１つの利点は、優れた内部量子効率を示すことができることである。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約８５％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約８７％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約８９％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約９０％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約９３％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約９５％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約９７％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。いくつかの実施形態において、発光性組成物は、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたときに少なくとも約９８％の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。
【００６７】
当業者に公知の標準的な方法を使用して、発光性素子を調製することができる。例えば、２つ以上のキャストテープを積層および焼結することによって、発光性素子を形成してよい。２つ以上のキャストテープを積層および焼結する例および方法は、いずれもその全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第７，５１４，７２１号および米国公開第２００９／０１０８５０７号に開示されている。別の例として、蛍光体混合物を成形および焼結することによって、発光性素子を調製してよい。これらの手順の非限定的な例は、いずれもその全体が参照により本明細書に組み込まれている米国公開第２００９／０２１２６９７号および米国出願第１３／０５０，７４６号に開示されている。焼結セラミック素子は多結晶質であってよい。本出願の発光性素子は、いくつかの実施形態において、上記の低量の微量元素を有する原料を使用して得られてよい。
【００６８】
蛍光体混合物を成形および焼結することによって、発光性素子を調製してもよい。発光性素子およびその製造方法の例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている米国公開第２００９／０２１２６９７号に開示されている。図１は、成形および焼結によって複合体を形成する一実施形態の調製フローチャートを示す。
【００６９】
まず、本明細書に記載されている第１のガーネット蛍光体および第２のガーネット蛍光体などの原料ガーネット蛍光体粉末を与える。本明細書に記載されているフローベースの熱化学的合成経路などの任意の従来の方法または好適な方法によって、原料粉末を調製してよい。いくつかの実施形態において、複合体を製造するのに使用される蛍光体材料の原料粉末は、典型的には約１０００ｎｍ以下、好ましくは約５００ｎｍ以下、より好ましくは約２００ｎｍ以下の平均粒径を有するナノサイズの粒子である。粒径が約１０００ｎｍを超えると、このような大きな粒径は、高温および高圧の焼結条件においても互いに容易に融着しないため、全光透過率を約５０％より高くすることが非常に困難であり得る。その結果として、セラミック板に多くの空隙が残存する傾向がある。一方、ナノサイズの粒子は、互いに容易に融着することができるため、微細で空隙のないセラミック板を調製することが可能になる。
【００７０】
原料は、得られる蛍光体セラミック板の同じ組成または結晶構造を有する必要はない。例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ発光性素子は、ＹＡＧ：Ｃｅ粉末、Ｙ−Ａｌ−Ｏ−Ｃｅ含有非晶質粉末、ＹＡｌＯ３：ＣｅおよびＡｌ２Ｏ３粉末の混合物、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＣｅＯ２粉末の混合物、ならびにそれらの組合せを使用することによって製造されてよい。
【００７１】
いくつかの実施形態において、所望により焼結特性を向上させるために少量のフラックス材（焼結助剤）を使用してよい。いくつかの実施形態において、焼結助剤としては、限定されないが、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、コロイダルシリカ、酸化リチウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素またはフッ化カルシウムを挙げることができる。さらなる焼結助剤としては、限定されないが、ＮａＣｌまたはＫＣｌなどのアルカリ金属ハロゲン化物、および尿素などの有機化合物が挙げられる。いくつかの実施形態において、焼結セラミック板は、重量百分率で約０．０１％と約５％との間、約０．０５％と約５％との間、約０．１％と約４％との間、または約０．３％と約１％との間のフラックス材または焼結助剤を含む。焼結助剤を原料と混ぜることができる。例えば、いくつかの実施形態において、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を原料に添加して、所望の量の焼結助剤を得ることができる。一実施形態において、約０．０５重量％から約５重量％のＴＥＯＳを発光性素子に与える。いくつかの実施形態において、ＴＥＯＳの量は、約０．３重量％と約１重量％との間であってよい。
【００７２】
いくつかの実施形態において、ガラス転移温度を低下させ、かつ／またはセラミックの可撓性を向上させるために、様々な可塑剤が含まれていてもよい。可塑剤の非限定的な例としては、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（ｎ−ブチル）、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチルおよびフタル酸ジ−ｎ−ヘキシルなどのジカルボン酸／トリカルボン酸エステル系可塑剤；アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ジメチル、アジピン酸モノメチルおよびアジピン酸ジオクチルなどのアジペート系可塑剤；セバシン酸ジブチルなどのセバケート系可塑剤、およびマレエート；マレイン酸ジブチル；マレイン酸ジイソブチル；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびそのコポリマーなどのポリアルキレングリコール；ベンゾエート；エポキシド化植物油；Ｎ−エチルトルエンスルホンアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）ベンゼンスルホンアミドおよびＮ−（ｎ−ブチル）ベンゼンスルホンアミドなどのスルホンアミド；リン酸トリクレジルおよびリン酸トリブチルなどの有機ホスフェート；ジヘキサン酸メチレングリコールおよびジヘプタン酸テトラエチレングリコールなどのグリコール／ポリエーテル；クエン酸トリエチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸トリブチル、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸トリオクチル、クエン酸アセチルトリオクチル、クエン酸トリヘキシル、クエン酸アセチルトリヘキシル、クエン酸ブチリルトリヘキシルおよびクエン酸トリメチルなどのクエン酸アルキル；アルキルスルホン酸フェニルエステル；ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００７３】
いくつかの実施形態において、バインダ樹脂および溶媒を原料粉末に時折添加することによって混合および成形プロセスをより容易にすることができる。バインダは、加熱されている組成物の粒子の接着性を向上させて複合体を形成する任意の物質である。バインダのいくつかの非限定的な例としては、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、および他の水溶性ポリマーなどが挙げられる。すべてではないがいくつかの状況において、バインダは、焼結段階の間に前駆体混合物から完全に除去または排除され得るのに十分に揮発性であることが有用であり得る。使用できる溶媒としては、限定されないが、水、低級アルカノール、例えば、限定されないが、変性エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールおよびそれらの混合物が挙げられ、好ましくは変性エタノール、キシレン、シクロヘキサノン、アセトン、トルエンおよびメチルエチルケトン、ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００７４】
乳鉢および乳棒、ボールミル粉砕機、ビーズミル粉砕機または他の同等の機器を使用して混合プロセスを実施することができる。積層プロセスでは、タブレット成形、熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）、冷間等静圧圧縮成形（ＣＩＰ）またはロール−ツーロール積層プロセス用の簡単なダイを利用することができる。いくつかの実施形態において、制御された量の原料粉末を金型に投入した後に、加圧して発光性素子を形成する。
【００７５】
単一の金型、または２つ以上の積み重ね金型をアセンブリとして使用し、続いて焼結して、複合体を形成する。金型の配置および数は、最終的な複合体の構成を決定する。得られる蛍光体材料の融点を超えない高温でアセンブリを焼結する。
【００７６】
任意の種類の好適なセラミック焼結技術を使用して、半透明セラミック板を調製することができる。いくつかの実施形態において、加圧しながら焼結を実施してもよい。温度プロファイル、雰囲気、圧力および継続時間などの焼結条件は、蛍光体材料の種類に左右される。いくつかの実施形態において、アセンブリを、約１０００℃から約１９００℃の範囲の温度で焼結する。例えばＹＡＧ、ＬｕＡＧおよびＴＡＧガーネット材料では、アセンブリを約１６５０〜１８５０℃で焼結することができる。例えば、ケイ酸Ｌｕガーネット材料をより低い温度、例えば約１３００から約１５５０℃で焼結することができる。いくつかの実施形態において、アセンブリを、少なくとも約２時間にわたって焼結する。いくつかの実施形態において、アセンブリを、約５０時間以下にわたって焼結する。
【００７７】
２つ以上のキャストテープを積層および焼結することによって、発光性素子を形成してもよい。いくつかの実施形態において、キャストテープは、本明細書に記載されている低量の微量元素を含む。２つ以上のキャストテープを積層および焼結する例および方法は、いずれもその全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第７，５１４，７２１号および米国公開第２００９／０１０８５０７号に開示されている。図２は、積層および焼結によってセラミック板を形成する一実施形態の調製フローチャートを示す。
【００７８】
まず、原料の粒径（例えば、ＹＡＧを形成するためのＹ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３などの硝酸塩または酸化物系原料）を場合により調整して、溶媒の蒸発の間に毛管力によってキャストテープにおける亀裂を低減することができる。例えば、原料粒子をプレアニーリングすることによって粒径を調整して、所望の粒径を得ることができる。原料粒子を約８００℃から約１８００℃（または、より好ましくは１０００℃から約１５００℃）の温度範囲でプレアニーリングして、所望の粒径を得ることができる。プレアニーリングは、真空、空気、Ｏ２、Ｈ２、Ｈ２／Ｎ２または希ガス（例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎまたはそれらの組合せ）中で行ってよい。ある実施形態において、原料（例えば、ＹＡＧを形成するためのＹ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３）の各々が、ほぼ同じ粒径になるように調整される。別の実施形態において、粒子は、約０．５ｍ２／ｇから約２０ｍ２／ｇ（好ましくは約１．０ｍ２／ｇから約１０ｍ２／ｇ、または、より好ましくは約３．０ｍ２／ｇから約６．０ｍ２／ｇ）の範囲のＢＥＴ表面積を有する。
【００７９】
次いで、後にテープにキャストするためのスラリーを調製してよい。予め製造された蛍光体（例えば、本明細書に記載されているフローベースの熱化学的合成経路によって調製された蛍光体）および／または化学量論量の原料と様々な成分とを混ぜて混合物を形成することができる。混合物の成分の例としては、限定されないが、ドーパント、分散剤、可塑剤、バインダ、焼結助剤および溶媒が挙げられる。ドーパント、焼結助剤、可塑剤、バインダおよび溶媒は、成形および焼結プロセスに関して上述したものと同じであってよい。
【００８０】
いくつかの実施形態において、分散剤は、魚油、長鎖ポリマー、ステアリン酸、酸化メンハーデン魚油、コハク酸などのジカルボン酸、モノオレイン酸ソルビタン、エタン二酸、プロパン二酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ｏ−フタル酸、ｐ−フタル酸およびそれらの混合物であり得る。
【００８１】
次いで、例えば、混合物を約０．５時間から約１００時間（好ましくは、約６時間から約４８時間、または、より好ましくは約１２時間から約２４時間）の範囲の時間にわたってボールミル粉砕することによって、混合物を粉砕に付してスラリーを形成してよい。ボールミル粉砕には、混合物中に混ぜられた成分以外の材料を含むミル粉砕ボールを利用してもよい（例えば、ミル粉砕ボールは、ＹＡＧを形成する混合物ではＺｒＯ２であってよい）。ある実施形態において、ボールミル粉砕は、濾過によってある時間後のミル粉砕ボールを単離すること、または他の公知の単離方法を含む。いくつかの実施形態において、スラリーは、約１０ｃＰから約５０００ｃＰ（好ましくは約１００ｃＰから約３０００ｃＰ、または、より好ましくは約２００ｃＰから１０００ｃＰ）の範囲の粘度を有する。
【００８２】
第３に、スラリーを剥離基材（例えばシリコーンがコートされたポリエチレンテレフタレート基材）にキャストしてテープを形成してよい。例えば、ドクターブレードを使用してスラリーを移動担体上にキャストし、乾燥してテープを形成してよい。ドクターブレードと移動担体との間のギャップを変化させることによって、キャストテープの厚さを調整することができる。いくつかの実施形態において、ドクターブレードと移動担体との間のギャップは、約０．１２５ｍｍから約１．２５ｍｍ（好ましくは約０．２５ｍｍから約１．００ｍｍ、または、より好ましくは約０．３７５ｍｍから約０．７５ｍｍ）の範囲である。一方、移動担体の速度は、約１０ｃｍ／分から約１５０ｃｍ／分（好ましくは約３０ｃｍ／分から約１００ｃｍ／分、または、より好ましくは約４０ｃｍ／分から約６０ｃｍ／分）の範囲のレートを有することができる。移動担体速度、およびドクターブレードと移動担体との間のギャップを調整することによって、テープを約２０μｍから約３００μｍの厚さにすることができる。キャスティング後に、場合によりテープを所望の形状に切断してもよい。
【００８３】
２つ以上のテープを積層してアセンブリを形成する。積層工程は、２つ以上のテープを積み重ね（例えば２から１００個のテープを積み重ねる）、積み重ねたテープを熱および一軸圧力（例えば、テープ表面に垂直な圧力）に付すことを含むことができる。例えば、積み重ねたテープをテープに含有されるバインダのガラス転移温度（Ｔｇ）を超えて加熱し、金属ダイを使用して一軸圧縮してよい。いくつかの実施形態において、一軸圧力は、約１から約５００ＭＰａ（好ましくは約３０ＭＰａから約６０ＭＰａ）の範囲である。いくつかの実施形態において、熱および圧力は、約１分から約６０分（好ましくは約１５分から約４５分、または、より好ましくは約３０分）の範囲の時間にわたって加えられる。積層工程は、例えば成型ダイを使用して、様々な形状（例えば穴もしくは柱）またはパターンをアセンブリ内に形成することを場合により含んでいてよい。
【００８４】
アセンブリのいくつかの実施形態は、本出願に記載されている低量の微量原子を有することを含む。例えば、アセンブリは、約６７ｐｐｍ未満のＮａと、約２３ｐｐｍ未満のＭｇと、約２１ｐｐｍ未満のＦｅとを有していてよい。特定の理論に縛られるわけではないが、アセンブリにおけるあらゆる微量元素が、焼結後に得られる発光性素子に残存すると考えられる。従って、前駆体材料中に低量の微量原子を維持することで、本出願の範囲内の発光性元素を提供することができる。（例えば、さらなる層を付加することによって）アセンブリの厚さを調整して、発光性素子の厚さを変動させてよい。
【００８５】
アセンブリを加熱して、発光性素子を形成してよい。加熱工程は、脱バインダ処理プロセスおよび焼結プロセスを含んでもよい。脱バインダ処理プロセスは、アセンブリ中の有機成分の少なくとも一部を分解すること（例えば、アセンブリ中のバインダおよび可塑剤を揮発させること）を含む。例として、アセンブリを約０．１℃／分から約１０℃／分（好ましくは約０．３℃／分から約５℃／分、または、より好ましくは約０．５℃／分から約１．５℃／分）のレートで約３００℃から約１２００℃（好ましくは約５００℃から約１０００℃、または、より好ましくは約８００℃）の範囲の温度に空気中で加熱してよい。この加熱工程の例は、約３０分から約３００分の範囲の時間にわたって該温度を維持することを含んでもよく、該時間は、アセンブリの厚さに基づいて選択されてよい。
【００８６】
加熱工程は、発光性素子を形成するための焼結プロセスも含む。アセンブリを約１時間から約１００時間（好ましくは約２時間から約１０時間）の範囲の時間にわたって約１２００℃から約１９００℃（好ましくは約１３００℃から約１８００℃、または、より好ましくは約１３５０℃から約１７００℃）の範囲の温度にて真空、空気、Ｏ２、Ｈ２、Ｈ２／Ｎ２または希ガス（例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎまたはそれらの組合せ）中で焼結してよい。いくつかの実施形態において、脱バインダ処理プロセスおよび焼結プロセスは、単一の工程で遂行される。
【００８７】
発光性素子の透過率を向上させるために、任意の再酸化工程を含めてもよい。再酸化は、複合体を約１℃／分から約２０℃／分（好ましくは約４℃／分）の加熱速度で、約３０分から約３００分（好ましくは約２時間）にわたって約１０００℃から約１５００℃（好ましくは約１４００℃）の範囲の温度にて酸素または空気に曝露することを含むことができる。
【００８８】
フローベースの熱化学的合成経路（例えば、レーザ熱分解、火炎溶射、溶射熱分解およびプラズマ合成）などの従来の手段によって、発光性組成物を粉末に調製してよい。例として、高周波誘導結合熱プラズマ合成は、化学量論量の硝酸塩系原料を有する水溶液を霧化し、次いで高周波プラズマトーチを使用して、前駆体材料を蒸発および分解することを含む。これらの材料は核化して粒子となり、それらを（例えば適宜のフィルタを使用して）単離し、（例えば１０００℃以上の炉において）アニーリングして、材料を所望の蛍光体に変換してよい。高周波プラズマトーチを使用してナノ粒子を製造する方法は、いずれもその全体が参照により本明細書に組み込まれている「Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」という名称の米国出願第１２／１７５，３８９号、および「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｎｅｂｕｌｉｚｅｄ  Ｄｒｏｐｌｅｔ」という名称の米国出願第１２／１３１，８４４号に開示されている。
【００８９】
乳鉢および乳棒、ボールミル粉砕機、ビーズミル粉砕機または他の好適な方法を使用するなどして、粉砕によって、組成物を粒状化するか、または粉末に形成してよい。蛍光体組成物を、例えば直径が約１０μｍ未満、約２００ｎｍ未満、約５００ｎｍ未満、または約１０００ｎｍ未満の平均粒径を有する粉末に形成してよい。
【００９０】
いくつかの実施形態は、光源と、光源により発された放射線の少なくとも一部を受けるように構成された発光性組成物とを有する照明装置を提供する。発光性組成物は、以上に開示したもののいずれかのなどの低量の特定微量元素を有していてよい。
【００９１】
光源は、いくつかの実施形態において、青色放射線を発するように構成されていてよい。青色放射線は、例えば、約３６０ｎｍと約５００ｎｍとの間に発光ピークの波長を有していてよい。いくつかの実施形態において、光源は、約４５０ｎｍと約５００ｎｍとの間に発光ピークの波長を有する放射線を発する。いくつかの実施形態は、半導体ＬＥＤである光源を含む。例として、光源は、電源に接続されたＡｌＩｎＧａＮ系単結晶半導体材料であってよい。
【００９２】
図３Ａは、本明細書に開示する発光性組成物を含んでいてよい照明装置の例である。サブマウント１０は、その上に取り付けられた従来のベースＬＥＤなどの光源１５を有する。光源１５は、光源１５から発された光の少なくとも一部を受けるカプセル化蛍光体粉末２０に隣接する。エポキシなどの任意のカプセル材樹脂２５は、光源１５およびカプセル化蛍光体粉末２０の上に配置される。カプセル化蛍光体粉末２０は、本明細書に開示する組成物のいずれか１つであってもよい。
【００９３】
図３Ｂは、本明細書に開示する発光性素子を含んでいてよい照明装置の例である。光源１５は、光源１５から発される光の少なくとも一部を受ける発光層３０に隣接する。任意のカプセル材樹脂２５は、光源１５および発光層３０の上に配置される。発光層３０は、本出願に開示する発光性素子のいずれかを含むことができる。
【００９４】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、本出願に開示する組成物のいずれかを青色放射線に曝露することを含む、光の生成方法である。発光性セラミックは、以上に開示したもののいずれかなどの低量の特定微量元素を有していてよい。青色放射線は、例えば、約３６０ｎｍと約５００ｎｍとの間に発光ピークの波長を有していてよい。いくつかの実施形態において、青色放射線は、約４５０ｎｍと約５００ｎｍとの間に発光ピークの波長を有する。
【実施例】
【００９５】
以下の実施例においてさらなる実施形態をより詳細に開示するが、これらは、特許請求の範囲を限定することを何ら意図していない。
【００９６】
（実施例１：発光性セラミックサンプル１の調製および評価）
０．１４９７モル（５７．３３７ｇ）の硝酸イットリウム（ＩＩＩ）六水和物（純度９９．９％、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）、０．２５モル（９３．７８５ｇ）の硝酸アルミニウム九水和物（純度９９．９７、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）および０．０００３モル（０．１３ｇ）の硝酸セリウム（ＩＩＩ）六水和物（純度９９．９９、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）を１０００ｍｌの脱イオン水に溶解した後、３０分間超音波処理して、完全に透明な溶液を調製した。
【００９７】
この０．４Ｍの前駆体溶液を、液体ポンプを使用して霧化プローブを介してプラズマ反応チャンバ内に送り込んだ。いずれの蒸着実験も、３．３ＭＨｚで動作するＲＦ誘導プラズマトーチ（ＴＥＫＮＡ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｙｓｔｅｍ，Ｉｎｃ  ＰＬ−３５）を用いて実施した。蒸着実験では、チャンバ圧力を２５ｋＰａ〜３５ｋＰａ付近に保ち、ＲＦ発生器プレート出力を１０〜１２ｋＷの範囲とした。プレート出力も蒸着圧力もユーザ制御パラメータである。アルゴンを旋回シースガスおよび中心プラズマガスとしてガス導入口からプラズマトーチに導入した。シースガス流量を３０ｓｌｍ（標準毎分リットル）で維持し、中心ガス流量が１０ｓｌｍであった。
【００９８】
放射状霧化プローブ（ＴＥＫＮＡ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｙｓｔｅｍ，Ｉｎｃ  ＳＤＲ−７７２）を使用して反応物質の注入を実施した。反応物質の注入時にプローブをプラズマプルームの中央に配置した。蒸着時に反応物質を１０ｍｌ／分のレートでプラズマプルームに供給した。アルゴンを１５ｓｌｍの流量で送られる霧化ガスとして、液体反応物質の霧化を実施した。霧化プローブへの冷却水の供給を４ｓｌｍの流量および１．２ＭＰａの圧力で維持した。
【００９９】
Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳマイクロ回折計（ＣｕＫα）を用いて得られたＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルを使用して蒸着粒子の結晶相を調べた。得られたスペクトルをＹＡＧ、ＹＡＰおよび非晶質材料の標準スペクトルと比較して、得られた材料を識別した。国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）標準ＹＡＧ（粉末回折標準に関する合同委員会［ＪＣＰＤＳ」）カード番号００−３３−００４００およびイットリウムアルミニウムペロブスカイト標準ＪＣＰＤＳカード番号００−５４−０６２１の標準スペクトルを使用した。得られたサンプルの結晶相は、非晶質およびイットリウムアルミニウムペロブスカイト（ＹＡＰ）の混合物として識別された。
【０１００】
Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ型式Ｇｅｍｉｎｉ２３６５ガスソープトメータにより取得したデータに基づいて、１６．６ｍ２／ｇと測定されたＢＥＴ表面積から平均粒径（Ｄａｖｅ）を求めた。得られたサンプルのＤａｖｅは、５．５５ｇ／ｃｃのＹＡＰ密度に基づき６５ｎｍであった。
【０１０１】
ポリマーバインダおよびＹＡＧを含有するグリーンシートを調製する前に、それぞれ、ＧＳＬ−１７００Ｘ−８０アルミナ管状炉（ＭＴＩ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、カリフォルニア州Ｒｉｃｈｍｏｎｄ）を使用して、アルミナ燃焼ボートに配置した原料ＹＡＰ／非晶質粒子をまず空気中で６００℃に加熱した後、次の加熱をＨ２／Ｎ２＝３％／９７％（ｖ／ｖ）の還元雰囲気にて１４００℃（加熱速度は４℃／分）で２時間行った。これらの３つのサンプルは、ＣｅドープされたＹＡＧ相への結晶化により、Ｈ２／Ｎ２中での１４００℃のこの熱処理後に無地の白色原料粒子から黄色に変化した。ＸＲＤでも単一のＹＡＧ相が示された。得られたＹＡＧ粒子の平均粒径（Ｄａｖｅ）を、２．３１ｍ２／ｇと測定されたＢＥＴ表面積から求めた。得られたサンプルのＤａｖｅは、４．５５ｇ／ｃｃのＹＡＰ密度に基づき５７１ｎｍであった。
【０１０２】
ＹＡＧ粒子（６４．２ｇ）、最終的なグリーンシートのためのポリマーバインダの主成分としての１０．８ｇのアクリルポリマー水溶液、水性スラリーの脱泡剤としての０．１２ｇの２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールエトキシレート、可塑剤としての１．１８ｇの２−アミノ−２−メチル−１プロパノール、および３０．００ｇのミリＱ水を、内径が８０ｍｍの８オンス（０．２３１）ポリプロピレン（ＰＰ）厚肉ジャー（Ｐａｒｋｗａｙ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．、ニュージャージ州Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ）に加えた。
【０１０３】
次いで、ＰＰジャーの内容物を、混合物が液状に見えるまで手で振とうした。直径５〜１０ｍｍの３８０ｇのＺｒＯ２ミル粉砕媒体をＰＰジャーに加え、ＰＰジャー内の混合物を７００シリーズ「ローラ型」ジャーミル（ＵＳ  Ｓｔｏｎｅｗａｒｅ、オハイオ州Ｅａｓｔ  Ｐａｌｅｓｔｉｎｅ）により約１６時間にわたって９６ｒｐｍでミル粉砕した。その後、さらなる１３．７ｇの同じアクリルポリマー水溶液をＰＰジャー内のセラミック粒子のミル粉砕溶液に添加して、最終的なスラリーに最終的に６０体積％のセラミック粒子を含有させた。次いで、この混合物をさらに約４時間にわたってローラ型ジャーミルによりさらにミル粉砕した。全ボールミル粉砕プロセスが終了すると、凝集したセラミック粒子を除去するために、得られたスラリーを、孔径が０．０５ｍｍのシリンジ補助金属スクリーンフィルタを通して濾過した。次いで、調整可能フィルム塗布具（Ｐａｕｌ  Ｎ．Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．、フロリダ州Ｐｏｍｐａｎｏ  Ｂｅａｃｈ）により、スラリーを３００ｍｍ／分のキャスト速度で、シリコーンでコートされたポリエチレンテレフタレート基材にキャストした。フィルム塗布具のブレードギャップを所望のグリーンシートの厚さに応じて調整した。キャストテープを６５℃で少なくとも１０分間にわたって乾燥して、最終的に約１００μｍの厚さのセラミックグリーンシートを得た。
【０１０４】
乾燥したグリーンシートを、レザーブレードを使用して約３５ｍｍ×３５ｍｍに切断した。同じ組成を有する５層のグリーンシートをアセンブルした。このアセンブリを、ＴＢＨ−１００Ｈ加熱プレス（三庄インダストリー株式会社、日本）を使用して約７５℃にて約２０ＭＰａで約５分間にわたって積層した。その結果、約３５ｍｍ×３５ｍｍ×０．５ｍｍの積層ＹＡＧ成形体を得た。
【０１０５】
次いで、次のＩＣＰ−ＭＳ分析のために、積層成形体の表面を、２５ＷのＣＯ２レーザを備えたＶＬＳ２．３０レーザ打刻・切断システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）を使用してレーザ加工して、ノッチをメッシュ状の２．５ｍｍ×２．５ｍｍの立方体に打刻した。ノッチを打刻するこの加工により、焼結板をより容易に分離して、所望の場合には焼結後に２ｍｍ×２ｍｍのセラミック片を得ることが可能であった。
【０１０６】
次の工程として、ポリマーバインダを積層成形体から除去した。脱バインダ処理プロセスの間の積層成形体のたわみ、反り、および屈曲を回避するために、積層成形体を、公称多孔度が４０％のＡｌ２Ｏ３多孔質被覆板（ＥＳＬ  ＥｌｅｃｔｒｏＳｃｉｅｎｃｅ、ペンシルベニア州Ｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｕｓｓｉａ）の間に挟んだ。複数のグリーンシートを多孔質Ａｌ２Ｏ３被覆板の間に交互に積み重ねた。積層成形体を、ＳＴ−１７００Ｃ−４４５箱形炉（ＳｅｎｔｒｏＴｅｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、オハイオ州Ｂｒｅａ）を使用して空気中で約２時間にわたって約１２００℃に加熱した。加熱および冷却速度は、それぞれ０．７℃／分未満および４．０℃／分未満であった。脱バインダ処理された成形体を、その加熱素子および遮熱材がタングステンおよびモリブデンで構成された高温炉を使用して、１０−３Ｔｏｒｒの真空下で約５時間にわたって１８００℃にて完全に焼結した。この焼結プロセスの加熱速度は、約１６．７℃／分（〜４００℃）、８．０℃／分（４００〜１０００℃）、５．０℃（１０００〜１４００℃）、３．３℃／分（１４００〜１５００℃）および１．５℃／分（１５００〜１８００℃）であったのに対して、冷却速度は、焼結の間の亀裂を最小限に抑えるために８．０℃／分であった。真空条件で焼結された、得られたＹＡＧセラミックは、焼結の間に引き起こされる酸素不定比性により、通常は褐色または暗褐色であった。ＧＳＬ−１７００Ｘ−８０ベンチトップ単一ゾーン管状炉（ＭＴＩ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用して、４．０℃／分未満の加熱および冷却速度にて、低真空圧力（約２０Ｔｏｒｒ）下で約２時間にわたって１４００℃にて再酸化を実施した。
【０１０７】
以下に記載するように、積分球、光源、モノクロメータ、光ファイバおよびサンプルホルダなどの必要な光学部品とともに大塚電子ＭＣＰＤ７０００マルチチャネル光検出器システム（大阪、日本）を用いてＩＱＥ測定を実施した。
【０１０８】
上記のように構成された、直径が約１１ｍｍのＹＡＧ：Ｃｅ発光性セラミック素子を、屈折率が約１．４５のアクリルレンズを備えた４５５ｎｍにピーク波長を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）に配置した。ＹＡＧ：Ｇｅを備えたＬＥＤを積分球の内部にセットアップした。ＹＡＧ：Ｃｅセラミック素子をＬＥＤにより照射し、青色ＬＥＤおよびＹＡＧ：Ｃｅセラミックの光放射をそれぞれ記録した。次に、ＹＡＧ：Ｃｅセラミック板をＬＥＤから除去し、次いでアクリルレンズを備えた青色ＬＥＤの放射を測定した。
【０１０９】
図４に示すように、青色ＬＥＤのみおよび青色ＬＥＤ／セラミックの組合せとの放射の差の積分によってＩＱＥを計算した。
【０１１０】
焼結ＹＡＧセラミックの５０ｍｇサンプルをＩＣＰ−ＭＳによって分析して、様々な元素の含有量を求めた。焼結ＹＡＧ板の表面におけるメッシュ状のノッチを使用して、セラミックサンプルを分割して、２ｍｍ×２ｍｍのＹＡＧセラミック片を得た。ＹＡＧ片を正確に５０ｍｇ秤量した。予め秤量した坩堝にて５０ｍｇの秤量セラミックと３ｍＬの硝酸および１ｍＬの塩酸とを混合し、次いでマイクロ波を使用して温浸したＩＣＰ−ＭＳサンプルを調製した。セラミックは、このマイクロ波処理後、部分的に溶解されたようであった。冷却後、未温浸のセラミック片を乾燥し、温浸前後に秤量して溶解量を求め、それをＩＣＰ−ＭＳ結果の算出に使用した。既知の濃度のＳｃおよびＩｎを含む十分量の標準溶液を添加し、水で５０ｇに希釈することで、ＩＣＰＭＳ分析用の溶液を生成した。次いで、一般的な標準元素、ブランクおよびサンプル溶液をＡｇｉｌｅｎｔ  ７５００ｃｘ誘導結合型プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＰ）に導入した。サンプル溶液中の約５０種の元素の濃度を定量的に求めた。すべての気体、Ｃ、ＳおよびＳｉは、ＩＣＰ−ＭＳによって分析することができない。ＳｃおよびＩｎは、いずれも、これらの２種類の元素が標準として利用されたため分析することができなかった。
【０１１１】
得られたサンプル１をＩＱＥ測定で評価し、さらに微量元素分析ためのＩＣＰ−ＭＳにより特徴づけた。ともに他のサンプルと比較するために、得られたＩＱＥ値ならびにＩＣＰ−ＭＳデータも使用した。
【０１１２】
（実施例２：発光性セラミックサンプル２の調製および評価）
尿素均一沈殿法を以下のように実施した。塩化イットリウム（ＹＣｌ３）、塩化アンモニウム（ＡｌＣｌ３）および塩化セリウム（ＣｅＣｌ３）溶液を混合し、濃硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を添加することによって、イットリウム、アルミニウムおよびセリウムの原液を調製した。３．５９２８モルのＹＣｌ３（純度９９．９％、ＶＷＲ）および０．００７２モルのＣｅＣｌ３（純度９９．９％、Ａｌｄｒｉｃｈ）を窒素雰囲気下でグローブボックス内に正確に秤量して、水分吸収により最終的な０．２原子％のＣｅがドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）粒子のＹ：Ｃｅ：Ａｌの化学量論的混合比に誤差が生じないことを確実にした。激しい加水分解によって引き起こされる瞬間的な水の沸騰を回避するために、ごく少量の両塩化物粉末を、絶えず撹拌しながらそれぞれ３．６Ｌの脱イオン水に添加した。６．０モルのＡｌＣｌ３（純度＞９９．９％、Ａｌｄｒｉｃｈ）も、秤量した窒素雰囲気下のグローブボックス内に正確に秤量し、それを同様にして別個の６．０Ｌ脱イオン水に溶解させた。次いで、これらの２つの水溶液を、絶えず撹拌しながら４０Ｌのエルレンマイヤーフラスコにおいて混合した。ＹＣｌ３／ＣｅＣｌ３およびＡｌＣｌ３溶液のための２つの容器を脱イオン水で十分にすすぎ、リンス水を合わせて４０Ｌのフラスコに入れ、金属塩化物溶液の定量的な移動および混合を確実にした。次いで、０．４Ｌの３６Ｎ濃硫酸（Ｈ２ＳＯ４、純度９５〜９８％、Ａｌｄｒｉｃｈ）を、絶えず撹拌しながら混合溶液にゆっくり添加して、イットリウム、アルミニウムおよびセリウムの原液を形成した。
【０１１３】
その後、約１２Ｌの重炭酸アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３、純度９９％、Ａｌｄｒｉｃｈ）飽和水溶液を、溶液のｐＨが約４．８になるまで原液に滴加した。この得られた白色沈殿物含有溶液を室温にて終夜連続撹拌した。次いで、水酸化アンモニウム溶液（ＮＨ４ＯＨ、ＮＨ３として２９〜３０％、Ａｌｄｒｉｃｈ）を、ｐＨが約７．８になるまで混合溶液に滴加した。得られた溶液をさらに約２時間にわたって撹拌した。最後に、溶液を真空濾過により濾過して白色固体を収集した。収集した白色固体を真空濾過により脱イオン水で６回繰り返し洗浄した。次いで、洗浄した白色固体を約１２０℃で４８時間にわたって乾燥して、ＹＡＧ前駆体粒子を得た。前駆体粒子のＢＥＴ表面積をＢＥＴ表面積分析装置（Ｇｅｍｉｎｉ  Ｖ、Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ジョージア州Ｎｏｒｃｒｏｓｓ）によって測定したところ４０．３ｍ２／ｇであった。前駆体粒子の非晶質構造をＸ線回折（ＸＲＤ）技術によって確認した。ＹＡＧ：Ｃｅ前駆体粒子を約１３００°で約２時間にわたって空気中で仮焼して、ＹＡＧ結晶粒子を得た。ＹＡＧ結晶粒子のＢＥＴ表面積を測定したところ、１．７ｍ２／ｇであった。仮焼粒子のＹＡＧ結晶構造のみをＸＲＤによって検出した。
【０１１４】
上記の尿素均一沈殿法によって合成されたＹＡＧ粒子を、実施例１に記載のＲＦ熱プラズマ熱分解により合成されたＹＡＧ粒子の代わりに使用したことを除いては、実施例１に記載されているのと同様にしてサンプル２を調製および評価した。
【０１１５】
（実施例３：発光性セラミックサンプル３の調製および評価）
５４．７２ｇのＹ２Ｏ３粒子（Ｙ２Ｏ３粉末３と表記）、ＢＥＴ表面積が５．５８＋／−０．１１ｍ２／ｇの４１．２６ｇのＡｌ２Ｏ３粒子、ＢＥＴ表面積が５．４１＋／−０．１０ｍ２／ｇの１６７ｍｇのＣｅＯ２粒子、最終的なグリーンシートのポリマーバインダの主成分としての１６．２０ｇのアクリルポリマー水溶液、水性スラリーの脱泡剤としての０．１８ｇの２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールエトキシレート、可塑剤としての１．７９ｇの２−アミノ−２−メチル−１プロパノール、および４５．００ｇのミリＱ水を、内径が８０ｍｍの１２オンス（０．３４１）ポリプロピレン（ＰＰ）厚肉ジャー（Ｐａｒｋｗａｙ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．、ニュージャージ州Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ）に加えて水性スラリーを調製したことを除いては、実施例１のサンプル１と同様にしてサンプル３を調製および評価した。このスラリー調製の前に、Ｙ２Ｏ３粒子を所望の粒径になるように空気中にて約１４００℃で仮焼した。仮焼後、Ｙ２Ｏ３粒子のＢＥＴ表面積を測定したところ、約２．８ｍ２／ｇであった。得られた仮焼Ｙ２Ｏ３粒子のＤａｖｅは、５．０１ｇ／ｃｃのＹ２Ｏ３密度に基づいて４２８ｎｍであった。直径５〜１０ｍｍの５７０ｇのＺｒＯ２ミル粉砕媒体をＰＰジャーに添加した。最初の１６時間にわたるボールミル粉砕の後に、さらなる２０．７０ｇの同じアクリルポリマー水溶液をＰＰジャー内のセラミック粒子のミル粉砕溶液に添加して、最終的なスラリーに最終的に６０体積％のセラミック粒子を含有させた。真空中での１８００℃の焼結の終了後に、０．２原子％のＣｅがドープされたＹＡＧセラミックを得た。
【０１１６】
（実施例４〜１１：発光性セラミックサンプル４〜１１の調製および評価）
それぞれ異なるＹ２Ｏ３粒子（Ｙ２Ｏ３粉末４〜１１と表記）をＹ２Ｏ３粉末３の代わりに使用したことを除いては、実施例３のサンプル３と同様にしてサンプル４〜１１を調製および評価した。表面積を実施例３のＹ２Ｏ３粉末３と同様の値に調整したＹ２Ｏ３粒子４〜１１を使用した。
【０１１７】
（実施例１２：発光性セラミックサンプル１２の調製および評価）
実施例２の１００ミクロンの厚さのグリーンシートの層および実施例３の１００ミクロンの厚さのグリーンシートの３層を、実施例２のグリーンシートを実施例３の３つのグリーンシートの間に挟んで一緒に積層したことを除いては、実施例１のサンプル１と同様にしてサンプル１２を調製および評価した。真空中にて１８００℃で焼結後、低真空中にて１４００℃でアニーリングを行った後にセラミックサンプル１２を得た。
【０１１８】
（サンプル１〜１２の結果）
【表１】
2014525480.tif 000003
【０１１９】
サンプル１〜１２のＩＣＰ−ＭＳに基づく微量元素を表２に与える。（重量パーセントで提示されている）セラミック純度を除いて表２に与えられているすべての値は、重量百万分率（ｐｐｍ）である。
【表２】
2014525480.tif 000004
2014525480.tif 000005
【０１２０】
検出限界は、サンプルにより変動したため、表２の検出限界は、すべてのＩＣＰ−ＭＳ分析による範囲を示す。ＮＤは、測定された純度が、機器の検出限界未満であると考えられることを示している。サンプル１〜２９のいずれにおいても検出されなかったか、またはＩＣＰ−ＭＳを使用して測定することができなかった元素を表２から除外した。例えば、プルトニウムは、ＩＣＰ−ＭＳを使用して検出することができなかった。
【０１２１】
（実施例１３：発光性セラミックサンプル１３の調製および評価）
０．２％の代わりに１．０％のＣｅをドーパントとして使用し、ＹＡＧセラミックにおける置換されたＹに３５％のＧｄを添加したこと、および水性スラリーの代わりにトルエンベースのスラリーを使用したことを除いては実施例１と同様にして、１．０原子％のＣｅがドープされ、３５％のＧｄが添加されたＹＡＧセラミック発光性素子を調製した。スラリー調製のための混合の前に、Ｇｄ２Ｏ３粒子をこのスラリー調製の前に所望の粒径になるように空気中にて約１２００℃で仮焼した。仮焼後、Ｇｄ２Ｏ３粒子のＢＥＴ表面積を測定したところ、約２．５ｍ２／ｇであった。ＳＳＲベースの、１．０原子％のＣｅがドープされたＹ／ＧｄＡＧ発光層を９．７５２ｇのＹ２Ｏ３粒子、１１．４６６ｇのＡｌ２Ｏ３粒子、０．５８６ｇの硝酸セリウム（ＩＩＩ）六水和物（１．０原子％のＣｅドープ濃度に等しい）および８．５６１ｇのＧｄ２Ｏ３粒子（Ｇｄ２Ｏ３粉末１３と表記）から製造した。ここで、サンプル３のＹ２Ｏ３粉末３は、表１に記載されている最もＩＱＥの高いサンプルによるものであるため、この実施例においてすべての各層に使用された。これらの粒子を高純度Ａｌ２Ｏ３ボールミルジャー（Ｔｏｒｒｅｙ  Ｈｉｌｌｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＬＬＣ、カリフォルニア州Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ）に加えた。２．００ｐｐｈ（０．６０ｇ）の分散剤（Ｆｌｏｗｌｅｎ  Ｇ−７００、共栄社化学株式会社、日本）、および焼結助剤としての０．５０ｐｐｈ（０．１５ｇ）のオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）もミルジャーに添加した。１０．０ｇのトルエンをミルジャーに加え、次いでミルジャーの内容物を、混合物が液状に見えるまで手で撹拌した。直径３ｍｍの３０ｇのＺｒＯ２ミル粉砕媒体をミルジャーに加え、第１の混合工程として、ミルジャー内の混合物を２４時間にわたってベンチトップ遊星ボールミル（ＭＴＩ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、カリフォルニア州Ｒｉｃｈｍｏｎｄ）によりミル粉砕した。
【０１２２】
同時に、２１．００ｇのビニルブチラール−ビニルアルコール−酢酸ビニルコポリマー（ＰＶＢ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）、１０．５０ｇのフタル酸ベンジルｎ−ブチル（ＢＢＰ、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）および１０．５０ｇのポリエチレングリコール（ＰＥＧ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）を９０ｇのトルエンに、全体を２４時間にわたって撹拌しながら溶解させることによって、ポリマーバインダおよび可塑剤のバインダ溶液を調製した。
【０１２３】
以上のように調製した１４．１４ｇのバインダ溶液をミルジャー内のセラミック粒子のミル粉砕溶液に添加して、最終的なスラリーに７．５０ｐｐｈのＰＶＢ、３．７５ｐｐｈのＢＢＰおよび３．７５ｐｐｈのＰＥＧを含有させた。次いで、この混合物をさらに約２４時間にわたってベンチトップ遊星ボールミルによりさらにボールミル粉砕した。全ボールミル粉砕プロセスが終了すると、凝集したセラミック粒子を除去するために、得られたスラリーを、孔径が０．０５ｍｍのシリンジ補助金属スクリーンフィルタを通して濾過した。次いで、調整可能フィルム塗布具（Ｐａｕｌ  Ｎ．Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．、フロリダ州Ｐｏｍｐａｎｏ  Ｂｅａｃｈ）により、スラリーを、３００ｍｍ／分のキャスト速度で、シリコーンでコートしたポリエチレンテレフタレート基材にキャストした。フィルム塗布具のブレードギャップを所望のグリーンシートの厚さに応じて調整した。キャストテープを大気雰囲気で乾燥して、最終的に、ＹＡＧ発光層のための１．０％Ｃｅ／３５％Ｇｄがドープされたグリーンシートの約４０μｍの厚さのセラミックグリーンシートを得た。
【０１２４】
また、９．９２７ｇのＹ２Ｏ３粒子（Ｙ２Ｏ３粉末３と表記）、１１．４９３ｇのＡｌ２Ｏ３粒子および８．５８１ｇのＧｄ２Ｏ３粒子（Ｇｄ２Ｏ３粉末１３と表記）からＳＳＲベースのＹ／ＧｄＡＧ内側疑似層（Ｃｅドープされていない）を製造した。これにより、内側疑似層のための３５％Ｇｄグリーンシートを得た。フィルム塗布具のブレードギャップを調整して、最終的に、約１００μｍの厚さの、内側疑似層のセラミックグリーンシートを得た。
【０１２５】
また、５７．０６ｇのＹ２Ｏ３粒子（Ｙ２Ｏ３粉末３と表記）からＳＳＲベースのＹＡＧ外側疑似層（いずれのドープもされていない）を製造し、４２．９４ｇのＡｌ２Ｏ３粒子をＺｒＯ２ボールミルジャー（Ｔｏｒｒｅｙ  Ｈｉｌｌｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＬＬＣ、カリフォルニア州Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ）に加えた。２．００ｐｐｈ（２．００ｇ）のＦｌｏｗｌｅｎ  Ｇ−７００、および焼結助剤としての０．５０ｐｐｈ（０．５０ｇ）のＴＥＯＳもミルジャーに加えた。３３．３３ｇのトルエンをミルジャーに加え、次いでミルジャーの内容物を、混合物が液状に見えるまで手で撹拌した。直径３ｍｍの１３０ｇのＺｒＯ２ボールをミルジャーに加えた。全ミル粉砕プロセスの終了後、フィルム塗布具のブレードギャップを調整して、最終的に、約１００μｍの厚さの、外側疑似層のセラミックグリーンシートを得た。
【０１２６】
ＹＡＧグリーンシート（ＣｅもＧｄもドープされていない）を第１の層および最終層とし、３５原子％のＧｄがドープされたＹＡＧグリーンシート（Ｃｅドープされていない）を第２の層および第４の層とし、１．０％のＣｅおよび３５％のＧｄがドープされたグリーンシートを第３の中間層とする５層を積層および焼結したことを除いては、実施例１と同様にして、積層された層（５層）を作製した。この積層体の構造を図５に示す。このアセンブリを室温にて２４ＭＰａで約５時間にわたって積層した後、ＴＢＨ−１００Ｈ加熱プレス（三庄インダストリー株式会社、日本）を使用して約８５℃にて約１６ＭＰａで約５分間にわたって積層した。その結果、約３５ｍｍ×３５ｍｍ×０．４４ｍｍの積層ＹＡＧ成形体を得た。
【０１２７】
得られたサンプル１３のＩＱＥおよびＩＣＰ−ＭＳ分析を実施例１のサンプル１と同様に実施した。
【０１２８】
（実施例１４〜１９：発光性セラミックサンプル１４〜１９の調製および評価）
種々のＧｄ２Ｏ３粒子（それぞれ、Ｇｄ２Ｏ３粉末１４〜１９と表記）をＧｄ２Ｏ３粒子１３の代わりに使用したことを除いては、実施例１３のサンプル１３と同様にしてサンプル１４〜１９を調製および評価した。表面積を実施例１３のＧｄ２Ｏ３粉末１３と同様の値に調整したＧｄ２Ｏ３粒子１４〜１９を使用した。
【０１２９】
（サンプル１３〜１９の結果）
サンプル１３からサンプル１９のＩＱＥ値を表３にまとめる。
【表３】
2014525480.tif 000006
【０１３０】
サンプル１３〜サンプル１９のＩＣＰ−ＭＳに基づく微量元素を表４に与える。表４に与えられているすべての値は、百万分率（ｐｐｍ）である。ＩＮＴは、当該元素が、他の元素の干渉により分析できなかったことを示す。
【表４】
2014525480.tif 000007
2014525480.tif 000008
【０１３１】
（実施例２０：発光性セラミックサンプル２０の調製および評価）
３１．８９ｇのＹ２Ｏ３粒子（Ｙ２Ｏ３粉末３と表記）、ＢＥＴ表面積が５．５８＋／−０．１１ｍ２／ｇの２６．７８ｇのＡｌ２Ｏ３粒子、５．７１ｇのＧｄ２Ｏ３粒子（Ｇｄ２Ｏ３粉末１８と表記、１０原子％のＧｄドープ濃度に等しい）、ＢＥＴ表面積が５．４１＋／−０．１０ｍ２／ｇの２１７ｍｇのＣｅＯ２粒子（０．４原子％のＣｅドープ濃度に等しい）、１０．８０ｇのアクリルポリマー水溶液、０．１２ｇの脱泡剤、１．１７ｇの可塑剤、および３０．００ｇのミリＱ水を、内径が８０ｍｍの８オンス（０．２３１）ＰＰ厚肉ジャー（Ｐａｒｋｗａｙ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．、ニュージャージ州Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ）に加えて水性スラリーを調製したことを除いては、実施例３のサンプル３と同様にしてサンプル２０を調製および評価した。ここでサンプル３のＹ２Ｏ３粉末３およびサンプル１８のＧｄ２Ｏ３粉末１８は、表１および３において最もＩＱＥの高いサンプルの１つを示すため、この実施例において使用した。スラリーの調製のための混合の前に、Ｇｄ２Ｏ３粉末１８をこのスラリーの調製の前に所望の粒径になるように空気中にて約１２００℃で仮焼した。仮焼後、Ｇｄ２Ｏ３粒子のＢＥＴ表面積を測定したところ、約２．０ｍ２／ｇであった。直径５〜１０ｍｍの３８０ｇのＺｒＯ２ミル粉砕媒体をＰＰジャーに添加した。最初の１６時間にわたるボールミル粉砕の後に、さらなる１３．３３ｇの同じアクリルポリマー水溶液をＰＰジャー内のセラミック粒子のミル粉砕溶液に添加して、最終的なスラリーに最終的に６０体積％のセラミック粒子を含有させた。真空中での１８００℃の焼結の終了後に、０．４原子％のＣｅおよび１０原子％のＧｄがドープされたＹＡＧセラミックを得た。
【０１３２】
（実施例２１〜２５：発光性セラミックサンプル２１〜２５の調製および評価）
種々のＧｄ２Ｏ３粒子（それぞれ、Ｇｄ２Ｏ３粉末２１〜２５と表記）をＧｄ２Ｏ３粉末１８の代わりに使用したことを除いては、実施例２０のサンプル２０と同様にしてサンプル２１〜サンプル２５を調製および評価した。表面積を実施例２０のＧｄ２Ｏ３粉末１８と同様の値に調整したＧｄ２Ｏ３粒子２１〜２５を使用した。
【０１３３】
サンプル２０からサンプル２５のＩＱＥ値を表５にまとめる。
【表５】
2014525480.tif 000009
【０１３４】
サンプル２０〜２５のＩＣＰ−ＭＳに基づく微量元素を表６に与える。表６に与えられているすべての値は、百万分率（ｐｐｍ）である。
【表６】
2014525480.tif 000010
2014525480.tif 000011
【０１３５】
（実施例２６：発光性セラミックサンプル２６の調製および評価）
２９．８０ｇのＹ２Ｏ３粒子（Ｙ２Ｏ３粉末３と表記）、ＢＥＴ表面積が５．５８＋／−０．１１ｍ２／ｇの２６．４５ｇのＡｌ２Ｏ３粒子、８．４６ｇのＧｄ２Ｏ３粒子（Ｇｄ２Ｏ３粉末１８と表記、１５原子％のＧｄドープ濃度に等しい）、ＢＥＴ表面積が５．４１＋／−０．１０ｍ２／ｇの１０７ｍｇのＣｅＯ２粒子（０．２原子％のＣｅドープ濃度に等しい）、１０．８０ｇのアクリルポリマー水溶液、０．１２ｇの脱泡剤、１．１６ｇの可塑剤、および３０．００ｇのミリＱ水を、内径が８０ｍｍの８オンス（０．２３１）ＰＰ厚肉ジャー（Ｐａｒｋｗａｙ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．、ニュージャージ州Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ）に加えて水性スラリーを調製したことを除いては、実施例２０のサンプル２０と同様にしてサンプル２６を調製および評価した。最初の１６時間にわたるボールミル粉砕の後に、さらなる１３．１１ｇの同じアクリル水溶液をＰＰジャー内のセラミック粒子のミル粉砕溶液に添加した。真空中での１８００℃の焼結の終了後に、０．２原子％のＣｅおよび１５原子％のＧｄがドープされたＹＡＧセラミックを得た。
【０１３６】
（実施例２７：発光性セラミックサンプル２７の調製および評価）
カルプリット元素としてジルコニアを意図的に添加して、最終的なセラミックのＩＱＥに対するその影響を確認するために、０．５ｐｐｈ（０．３２ｇ）のオキシ硝酸ジルコニウム（ＩＶ）水和物（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）を添加したことを除いては、実施例２６のサンプル２６と同様にしてサンプル２７を調製および評価した。
【０１３７】
（実施例２８：発光性セラミックサンプル２８の調製および評価）
実施例２６の１００ミクロンの厚さのグリーンシートの２層および実施例２７の１００ミクロンの厚さのグリーンシートの２層を、異なる層を交互にして一緒に積層したことを除いては、実施例２６のサンプル２６と同様にしてサンプル２８を調製および評価した。こうして、サンプル２８は、サンプル２７の約半分の量のジルコニウムを含む。真空中にて１８００℃で焼結後、低真空中にて１４００℃でアニーリングを行った後に、最終的にサンプル２８を得た。
【０１３８】
（実施例２９：発光性セラミックサンプル２９の調製および評価）
２１．５９ｇのＹ２Ｏ３粒子（Ｙ２Ｏ３粉末３と表記）、ＢＥＴ表面積が５．５８＋／−０．１１ｍ２／ｇの２５．１５ｇのＡｌ２Ｏ３粒子、１８．７８ｇのＧｄ２Ｏ３粒子（Ｇｄ２Ｏ３粉末１８と表記、３５原子％のＧｄドープ濃度に等しい）、ＢＥＴ表面積が５．４１＋／−０．１０ｍ２／ｇの２０４ｍｇのＣｅＯ２粒子（０．４原子％のＣｅドープ濃度に等しい）、１０．８０ｇのアクリルポリマー水溶液、０．１１ｇの脱泡剤、１．１２ｇの可塑剤、および３０．００ｇのミリＱ水を、内径が８０ｍｍの８オンス（０．２３１）ＰＰ厚肉ジャー（Ｐａｒｋｗａｙ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．、ニュージャージ州Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ）に加えて水性スラリーを調製したことを除いては、実施例２６のサンプル２６と同様にしてサンプル２９を調製および評価した。最初の１６時間にわたるボールミル粉砕の後に、さらなる１２．２６ｇの同じアクリルポリマー水溶液をＰＰジャー内のセラミック粒子のミル粉砕溶液に添加した。真空中での１８００℃の焼結の終了後に、０．４原子％のＣｅおよび３５原子％のＧｄがドープされたＹＡＧセラミックを得た。
【０１３９】
サンプル２６〜２９のＩＱＥ値を表７にまとめる。
【表７】
2014525480.tif 000012
【０１４０】
サンプル２６〜２９のＩＣＰ−ＭＳに基づく微量元素を表８に与える。表８に与えられているすべての値は、百万分率（ｐｐｍ）である。
【表８】
2014525480.tif 000013
2014525480.tif 000014
【図１】
2014525480.tif 000015
【図２】
2014525480.tif 000016
【図３Ａ】
2014525480.tif 000017
【図３Ｂ】
2014525480.tif 000018
【図４】
2014525480.tif 000019
【図５】
2014525480.tif 000020
【図６】
2014525480.tif 000021
【図７】
2014525480.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月29日(2014.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガーネットホスト材料と；
発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすのに有効な量のＣｅドーパントと
を含む発光性組成物であって、
（ｉ）該組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であること、（ｉｉ）該組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であること、および（ｉｉｉ）該組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であることのうちの少なくとも１つである、発光性組成物。
【請求項２】
該組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であり、該組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であり、該組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
該組成物におけるＢの量が約９ｐｐｍ未満である、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
該組成物におけるＰの量が約１１３ｐｐｍ未満である、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
該組成物におけるＫの量が約５４ｐｐｍ未満である、請求項１〜４のいずれかに記載の組成物。
【請求項６】
該組成物におけるＴｉの量が約２８ｐｐｍ未満である、請求項１〜５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
該組成物におけるＣｒの量が約２．７ｐｐｍ未満である、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
該組成物におけるＣｕの量が約１．５ｐｐｍ未満である、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項９】
該組成物におけるＺｒの量が約１６００ｐｐｍ未満である、請求項１〜８のいずれかに記載の組成物。
【請求項１０】
該組成物におけるＳｂの量が約１８ｐｐｍ未満である、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物。
【請求項１１】
該組成物におけるＢａの量が約７４ｐｐｍ未満である、請求項１〜１０のいずれかに記載の組成物。
【請求項１２】
該組成物におけるＬａの量が約１７ｐｐｍ未満である、請求項１〜１１のいずれかに記載の組成物。
【請求項１３】
該組成物におけるＳｍの量が約１．２ｐｐｍ未満である、請求項１〜１２のいずれかに記載の組成物。
【請求項１４】
該組成物におけるＤｙの量が約６．９ｐｐｍ未満である、請求項１〜１３のいずれかに記載の組成物。
【請求項１５】
該組成物におけるＨｏの量が約７．０ｐｐｍ未満である、請求項１〜１４のいずれかに記載の組成物。
【請求項１６】
該組成物におけるＰｔの量が約２．０ｐｐｍ未満である、請求項１〜１５のいずれかに記載の組成物。
【請求項１７】
ガーネットホスト材料が、式Ａ３Ｂ１２Ｂ２３Ｘ１２：
式中
Ａは、Ｌｉ、Ｋ、Ａｇ、Ｔｌ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｉｎ、ＢｉおよびＺｒからなる群から選択され、
Ｂ１は、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｃ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔａ、ＳｂおよびＴｅから選択され、
Ｂ２は、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｖ、ＮｂおよびＡｓからなる群から選択され、
Ｘは、ＯおよびＦからなる群から選択される；
によって表される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１８】
ガーネットホスト材料が、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ１−ｙ，Ｇａｙ）５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２およびＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：式中、ｘは約０．００から約０．５０の範囲であり、ｙは約０．００から約０．５０の範囲である；からなる群から選択される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１９】
ガーネットホスト材料が、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２０】
Ｃｅドーパントの量が、約０．１原子％から約１０原子％の範囲である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２１】
焼結セラミック素子である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２２】
焼結セラミック素子が、約１０μｍから約１ｍｍの範囲の厚さを有する、２１に記載の組成物。
【請求項２３】
粉末である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２４】
粉末が、透明マトリックスに分散されている、請求項２３に記載の組成物。
【請求項２５】
ガーネットホスト材料およびＣｅドーパントの総量が、焼結セラミック素子の少なくとも約９０重量％である、請求項２１または２２に記載の組成物。
【請求項２６】
発光性セラミック素子が、約４５５ｎｍの波長を有する放射線に曝露されたとき、少なくとも約８５％の内部量子効率（ＩＱＥ）を有する、請求項２１、２２、または２５に記載の組成物。
【請求項２７】
少なくとも約２０ｐｐｍのＣａをさらに含む、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２８】
少なくとも約２４ｐｐｍのＭｏをさらに含む、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項２９】
請求項１〜２８のいずれか１項に記載の組成物を青色または紫外放射線に曝露することを含む方法。
【請求項３０】
青色または紫外放射線を発するように構成された光源と；
請求項１〜２８のいずれか１項に記載の組成物と
を含む照明装置であって、該組成物が、青色または紫外放射線の少なくとも一部を受けるように構成されている、照明装置。
【請求項３１】
ガーネットホスト材料またはその化学量論的前駆体と、Ｃｅドーパントまたはその前駆体とを含む組成物を焼結することを含む、発光性セラミック素子の製造方法であって、
（ｉ）該発光性セラミック素子におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であること、（ｉｉ）該発光性セラミック素子におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であること、および（ｉｉｉ）該発光性セラミック素子におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であることのうちの少なくとも１つである、発光性組成物。
【請求項３２】
該発光性セラミック素子におけるＢの量が、約９ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
該発光性セラミック素子におけるＰの量が約１１３ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
該発光性セラミック素子におけるＫの量が約５４ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
該発光性セラミック素子におけるＴｉの量が約２８ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
該発光性セラミック素子におけるＣｒの量が約２．７ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
該発光性セラミック素子におけるＣｕの量が約１．５ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
該発光性セラミック素子におけるＺｒの量が約１６００ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
該発光性セラミック素子におけるＳｂの量が約１８ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
該発光性セラミック素子におけるＢａの量が約７４ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
該発光性セラミック素子におけるＬａの量が約１７ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４２】
該発光性セラミック素子におけるＳｍの量が約１．２ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４３】
該発光性セラミック素子におけるＤｙの量が約６．９ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４４】
該発光性セラミック素子におけるＨｏの量が約７．０ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４５】
該発光性セラミック素子におけるＰｔの量が約２．０ｐｐｍ未満である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４６】
組成物が、
硝酸イットリウム、酸化イットリウムおよびそれらの組合せからなる群から選択されるガーネットホスト材料の第１の前駆体と、
酸化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびそれらの組合せからなる群から選択されるガーネットホスト材料の第２の前駆体と
を含む、請求項３１〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記Ｃｅドーパントの前駆体が、硝酸セリウムまたは酸化セリウムを含む、請求項３１〜４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
該発光性セラミック素子が、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２およびＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２からなる群から選択されるガーネットホスト材料を含む、請求項３１〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
該組成物の焼結が、該組成物を約１０００℃から約１９００℃の範囲の温度で少なくとも約２時間加熱することを含む、請求項３１〜４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
ガーネットホスト材料と；
発光性組成物が紫外または青色放射線に曝露されると発光をもたらすのに有効な量のＣｅドーパントと
を含む発光性組成物であって、
該組成物におけるＮａの量が約６７ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＭｇの量が約２３ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＦｅの量が約２１ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＢの量が約９ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＰの量が約１１３ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＫの量が約５４ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＴｉの量が約２８ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＣｒの量が約２．７ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＣｕの量が約１．５ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＺｒの量が約１６００ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＳｂの量が約１８ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＢａの量が約７４ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＬａの量が約１７ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＳｍの量が約１．２ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＤｙの量が約６．９ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＨｏの量が約７．０ｐｐｍ未満であり、
該組成物におけるＰｔの量が約２．０ｐｐｍ未満である、発光性組成物。
【国際調査報告】
2014525480.tif 000023
2014525480.tif 000024
2014525480.tif 000025