(57)【要約】【課題】多結晶構造のガーネット型Ｔｂ含有発光性化合物において、Ｔｂドープ量と発光特性との関係を明らかにして、Ｔｂドープ量を好適化する。【解決手段】本発明のＴｂ含有発光性化合物は、Ｔｂ及び２種以上のＴｂ以外の金属元素を含み、励起光照射により発光するＴｂ含有発光性化合物において、Ｔｂを含むすべての金属元素の総モル数に対するＴｂ濃度が３．７５モル％超２０．６２５モル％以下であることを特徴とするものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｂ及び２種以上のＴｂ以外の金属元素を含み、励起光照射により発光するＴｂ含有発光性化合物において、
Ｔｂを含むすべての金属元素の総モル数に対するＴｂ濃度が３．７５モル％超２０．６２５モル％以下であることを特徴とするＴｂ含有発光性化合物。
【請求項２】
ガーネット型結晶構造を有する化合物であることを特徴とする請求項１に記載のＴｂ含有発光性化合物。
【請求項３】
下記一般式で表されることを特徴とする請求項２に記載のＴｂ含有発光性化合物。
一般式：（Ａ(III)１−ｘＴｂｘ）３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｓｃ，Ｙ，Ｉｎ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子、
０．１＜ｘ≦０．５５）
【請求項４】
０．２≦ｘ≦０．４であることを特徴とする請求項３に記載のＴｂ含有発光性化合物。
【請求項５】
Ａ(III)がＹであり、Ｂ(III)がＡｌであり、Ｃ(III)がＡｌであることを特徴とする請求項３又は４に記載のＴｂ含有発光性化合物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＴｂ含有発光性化合物を含むことを特徴とする発光性組成物。
【請求項７】
励起光照射により発光する発光性を有し、所定の形状を有する発光体において、
請求項１〜５のいずれかに記載のＴｂ含有発光性化合物を含むことを特徴とする発光体。
【請求項８】
前記Ｔｂ含有発光性化合物の構成成分を含む１種若しくは２種以上の原料粉末が所定の形状に成形された粉末成形体を焼結させてなる多結晶焼結体であることを特徴とする請求項７に記載の発光体。
【請求項９】
前記多結晶焼結体は、略同一サイズかつ略同一形状の多数の結晶粒の集合体からなり、該結晶粒の形状が、該結晶粒単独で空間を略隙間なく充填可能な多面体形状であることを特徴とする請求項８に記載の発光体。
【請求項１０】
前記結晶粒の形状が、立方体状、切頂八面体状、及び菱形十二面体状のうちいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の発光体。
【請求項１１】
前記原料粉末が、水熱合成法又はアルコキシドエマルジョン法により合成された粉末であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の発光体。
【請求項１２】
粉末状の前記Ｔｂ含有発光性化合物が、樹脂バインダを介して結合された成形体であることを特徴とする請求項７に記載の発光体。
【請求項１３】
前記Ｔｂ含有発光性化合物が、励起光により励起されてレーザ光を発振するレーザ物質であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の発光体。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれかに記載の発光体と、該発光体に励起光を照射する励起光源とを備えたことを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
前記励起光源が、３５０〜４７０ｎｍの波長域内の光を発光する光源であることを特徴とする請求項１４に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記励起光源が、ＧａＮ系発光ダイオード又はＺｎＯ系発光ダイオードであることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に励起光を照射する励起光源とを備えた固体レーザ装置において、
前記固体レーザ媒質が、請求項１３に記載の発光体からなることを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項１８】
固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に励起光を照射する励起光源とを備えた固体レーザ装置において、
前記固体レーザ媒質がＴｂ含有酸化物を含むことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項１９】
前記Ｔｂ含有酸化物がガーネット型化合物であることを特徴とする請求項１８に記載の固体レーザ装置。
【請求項２０】
前記Ｔｂ含有酸化物が下記一般式で表されることを特徴とする請求項１９に記載の固体レーザ装置。
一般式：（Ａ(III)１−ｘＴｂｘ）３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｓｃ，Ｙ，Ｉｎ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子、
０＜ｘ＜１）
【請求項２１】
Ａ(III)がＹであり、Ｂ(III)がＡｌであり、Ｃ(III)がＡｌであることを特徴とする請求項２０に記載の固体レーザ装置。
【請求項２２】
前記励起光源が、発振波長が３５０〜４７０ｎｍの波長域内にある半導体レーザであることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれかに記載の固体レーザ装置。
【請求項２３】
前記半導体レーザが、ＧａＮ系半導体レーザ又はＺｎＯ系半導体レーザであることを特徴とする請求項２２に記載の固体レーザ装置。
【請求項２４】
前記固体レーザ装置から発振されるレーザ光の発振波長が、４７０〜６４０ｎｍの波長域内にあることを特徴とする請求項１７〜２３のいずれかに記載の固体レーザ装置。
【請求項２５】
前記固体レーザ媒質から発振されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１７〜２３のいずれかに記載の固体レーザ装置。
【請求項２６】
前記固体レーザ装置から発振されるレーザ光の発振波長が、２３５〜３２０ｎｍの波長域内にあることを特徴とする請求項２５に記載の固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｔｂ含有発光性化合物及びこれを含む発光性組成物と発光体、並びにこの発光体を用いた発光素子と固体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般式ＴｂｘＹ３−ｘＡｌ５Ｏ１２で表されるＴｂ：ＹＡＧ等の、発光中心イオンとしてＴｂイオンをドープした発光性化合物は、蛍光効率の良い蛍光材料として広く研究が行われている。
【０００３】
特許文献１には、水熱合成法によるＴｂ：ＹＡＧ微粒子の製造方法が記載されている。特許文献１では、上記一般式で表されるＴｂ：ＹＡＧにおいて、ｘ＝０．０５（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝約１．７モル％）、ｘ＝０．１５（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝５モル％）、ｘ＝０．３（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝約１０モル％）、ｘ＝１．０（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝約３３モル％）、ｘ＝２．０（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝約６７モル％）、及びｘ＝３．０（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１００モル％）のＴｂ：ＹＡＧが、実際に調製されている（特許文献１の第５頁表１を参照）。本明細書においては、Ｃ（Ｔｂ／Ａ）を、ガーネット構造の８配位サイトであるＡサイト中（Ｔｂを含む）のＴｂ濃度を示すパラメータとして使用している。
【０００４】
特許文献１には、調製されたｘ＝０．１５（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝５モル％）のＴｂ：ＹＡＧは、励起光として波長２５４〜３６６ｎｍの紫外光を照射することにより緑色の蛍光を発することが記載されているが（特許文献１の第４頁第８コラム第３１行目を参照）、実際に調製された各Ｔｂ：ＹＡＧの発光強度や蛍光寿命等の発光特性の評価はされていない。
【０００５】
特許文献１には、従来技術としてＴｂ：ＹＡＧはｘ＝０．１５（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）５モル％）において効率よく蛍光を発することが知られていると記載されている（特許文献１の第１頁第２コラム第１１行目）。
【０００６】
Ｔｂ：ＹＡＧの単結晶と多結晶セラミックスに関する基礎研究の公知文献リスト（非特許文献１〜２４）を表１に挙げる。この表には、文献に記載されているＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）（特に明記していない限り、単位はモル％）を合わせて示してある。非特許文献１４を除いたすべての文献において、実際に調製されたＴｂ：ＹＡＧのＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）は１０モル％以下である。
【０００７】
表１に示すリストのうち、Ｔｂ濃度と発光特性の評価がなされているのは、非特許文献３，１８及び２３のみである。これら非特許文献では、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が１０モル％以下のデータしか記載されていない。  
以上のように、従来、Ｔｂ：ＹＡＧでは、蛍光強度から見て、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）１０モル％以下が好適であるとされている。
【０００８】
表１に示すリストのうちＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が１０モル％超のＴｂ：ＹＡＧが報告されているのは、唯一非特許文献１４である。この文献では、チョクラルスキー法を用いたＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が１００モル％の単結晶のみが実際に調製されているにすぎない。また、得られた単結晶の光学特性等の評価は一切なされていない。
【０００９】
その他、特許文献２には、一般式Ｍ３Ａｌ５Ｏ１２（式中、Ｍ＝Ｅｒ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｄｙ，Ｌｕ，Ｔｂのうち少なくとも１種）で表される透光性セラミックスが開示されており、メタルハライドランプの発光管としての用途が記載されている。この文献では、８配位サイトのイオンが全て希土類元素(但しＥｒ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｄｙ，Ｌｕ，Ｔｂ)のみから構成されていることが記載されているが、Ｔｂ濃度の具体的な例示はなく、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が１００モル％のＴｂ：ＹＡＧのみが実際に調製されている。
【００１０】
Ｔｂ：ＹＡＧは、白色発光ダイオード（以下白色ＬＥＤとする。）用の蛍光体あるいは固体レーザ装置のレーザ媒質等として、利用することが考えられる。  
自然な発光の指標となる演色性が良く、色調調整の容易な白色ＬＥＤを得る方法として、光の三原色である青、緑、赤の加法混色により白色を実現する方法が検討されており、紫外〜青色の波長範囲の光を効率良く、青、緑、赤の各色に変換する蛍光体に関する研究が広く行われている。Ｔｂ：ＹＡＧは、高効率な緑色蛍光体の一つとして考えられるが、実際に白色ＬＥＤ用の緑色蛍光体として具体的な検討がされたという報告はない。
【００１１】
また、特許文献３には、希土類イオンをドープした発光性化合物からなる固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質を励起する発振波長３４０〜６４０ｎｍのレーザダイオードとを備えた、レーザダイオード励起固体レーザ装置が開示されており、可視域の波長４００〜７００ｎｍのレーザ光を発振することができることが記載されている。特許文献３には、ドープする希土類イオンとして、Ｔｂが挙げられている。Ｔｂをドープする母体化合物としては、ＣａＦ２やＬｉＹＦ４等のフッ化物のみが具体的に挙げられており、ＹＡＧ等の酸化物については一切例示がない。また、固体レーザ媒質として好適なＴｂ量についても記載がなされていない。
【特許文献１】特許２７０５１８３号公報
【特許文献２】特開平１１−１４７７５７号公報
【特許文献３】特開２００２−４３６６２号公報
【表１】
2008013607.tif 000002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したように、Ｔｂ：ＹＡＧにおいては、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が０〜１００モル％の範囲で、Ｔｂ：ＹＡＧを調製できることが記載されている。しかしながら、従来、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）は１０モル％以下が好適であるとされてきたために、Ｔｂ濃度と発光特性との関係、Ｔｂ濃度の好適化については、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）１０モル％以下においてのみ検討され、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）１０モル％超においては、研究がなされていない。
【００１３】
上記従来のＴｂ：ＹＡＧの発光特性評価及びＴｂ濃度好適化は、ほとんどが電子線励起、及び波長２８０ｎｍ以下の深紫外光を励起光として検討された結果であると考えられる。  
また、Ｔｂ：ＹＡＧ以外のＴｂ含有発光性化合物においては、発光特性等の詳細な報告はほとんどない。
【００１４】
白色ＬＥＤ用の蛍光体や固体レーザ媒質としての用途を対象とした場合は、紫外〜可視光域の光が励起光として好適と考えられ、励起条件が従来評価されている励起条件と異なる。発光特性は励起条件によって変化するため、使用用途に応じた励起条件を対象にした評価がなされる必要がある。しかしながら、従来は、Ｔｂ含有発光性化合物をかかる用途に応用すること自体がほとんど研究されておらず、白色ＬＥＤ用の蛍光体や固体レーザ媒質としての用途を対象とした評価はなされていない。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｔｂ含有発光性化合物において、白色発光ダイオード用の蛍光体あるいは固体レーザ装置のレーザ媒質等として用いる場合に好適な励起条件における、Ｔｂ濃度と発光特性との関係を明らかにして、該励起条件におけるＴｂ濃度を好適化することを目的とするものである。本発明はまた、上記励起条件におけるＴｂ濃度の好適化により、白色発光ダイオード用の蛍光体あるいは固体レーザ装置のレーザ媒質等として好適な、発光特性に優れたＴｂ含有発光性化合物を提供すること、及びこのＴｂ含有発光性化合物を用いた発光性組成物と発光体、並びにこの発光体を用いた発光素子と固体レーザ装置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】
【００１６】
本発明のＴｂ含有発光性化合物は、Ｔｂ及び２種以上のＴｂ以外の金属元素を含み、励起光照射により発光するＴｂ含有発光性化合物において、Ｔｂを含むすべての金属元素の総モル数に対するＴｂ濃度が３．７５モル％超２０．６２５モル％以下であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明のＴｂ含有発光性化合物としては、ガーネット型結晶構造を有することが好ましく、下記一般式で表されるガーネット型化合物が挙げられる。  
一般式：（Ａ(III)１−ｘＴｂｘ）３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｓｃ，Ｙ，Ｉｎ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子、
０．１＜ｘ≦０．５５）
【００１８】
本明細書において、「Ｔｂを含むすべての金属元素の総モル数に対するＴｂ濃度」は、Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）のパラメータでもって表記することとする。  
上記一般式で表されるガーネット型化合物においては、０．２≦ｘ≦０．４であることが好ましい。  
本発明のＴｂ含有発光性化合物としては、上記一般式において、Ａ(III)がＹであり、Ｂ(III)がＡｌであり、Ｃ(III)がＡｌであるものが挙げられる。
【００１９】
本発明の発光性組成物は、上記本発明のＴｂ含有発光性化合物を含むことを特徴とするものである。  
本発明の発光体は、励起光照射により発光する発光性を有し、所定の形状を有する発光体において、上記本発明のＴｂ含有発光性化合物を含むことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の発光体において、前記Ｔｂ含有発光性化合物は、励起光により励起されてレーザ光を発振するレーザ物質である場合、本発明の発光体を固体レーザ媒質として利用でき、下記本発明の固体レーザ装置を提供することができる。  
本発明の第１の固体レーザ装置は、固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に励起光を照射する励起光源とを備えた固体レーザ装置において、前記固体レーザ媒質が、上記本発明の発光体からなることを特徴とするものである。  
また、本発明の第２の固体レーザ装置は、固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に励起光を照射する励起光源とを備えた固体レーザ装置において、前記固体レーザ媒質がＴｂ含有酸化物を含むことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の発光素子は、上記本発明の発光体と、該発光体に励起光を照射する励起光源とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、Ｔｂ含有発光性化合物において、従来報告されていなかった紫外〜可視光域の光を励起光とした場合の、Ｔｂ濃度と発光特性との関係及び好適なＴｂ濃度を明らかにした。本発明では、Ｔｂを含むすべての金属元素の総モル数に対するＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）が３．７５モル％超２０．６２５モル％以下において高い発光強度が得られることを明らかにした。
【００２３】
本発明では、Ｔｂ濃度の好適化により、発光特性の優れたＴｂ含有発光性化合物を実現した。従って、本発明のＴｂ含有発光性化合物によれば、発光効率の良い発光体を提供することができる。  
従って、本発明の発光体を用いることによって、発光強度が高く、高効率な発光素子及び固体レーザ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明について詳述する。  
「Ｔｂ含有発光性化合物」
本発明者は、Ｔｂ含有発光性化合物において、Ｔｂ濃度と発光特性との関係について研究を行った結果、発光性化合物を構成するすべての金属元素（Ｔｂを含む）の総モル数に対するＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）が３．７５モル％超２０．６２５モル％以下の範囲内において高い発光強度が得られることを見出した（実施例１の図１４を参照。実施例１に記載のＴｂ含有発光性化合物はガーネット型結晶構造を有しており、図１４においてＴｂ濃度はガーネット構造の８配位サイトであるＡサイト中（Ｔｂを含む）に占めるＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）で示してある。上記Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）＝３．７５モル％超２０．６２５モル％以下は、図１４においては、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０．０モル％超５５．０モル％以下に対応している）。  
すなわち、本発明のＴｂ含有発光性化合物は、Ｔｂ及び２種以上のＴｂ以外の金属元素を含み、励起光照射により発光するＴｂ含有発光性化合物において、発光性化合物を構成するすべての金属元素（Ｔｂを含む）の総モル数に対するＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）が、３．７５モル％超２０．６２５モル％以下であることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明のＴｂ含有発光性化合物は、単結晶構造でも多結晶構造でもよい。本発明のＴｂ含有発光性化合物は、不可避不純物を含んでいてもよい。  
本発明のＴｂ含有発光性化合物においては、発光中心イオンとしてＴｂ以外の元素を共ドープしなくても、良好な発光特性が得られるので、発光中心イオンとして、実質的にＴｂのみを含む構成とすることができる。ここで、「発光中心イオンとして、実質的にＴｂのみを含む」とは、不可避不純物を除けば、発光中心イオンとしてＴｂのみを含むことを意味する。ただし、必要に応じて、発光中心イオンとして、Ｔｂ以外の元素を共ドープすることは差し支えない。
【００２６】
本発明のＴｂ含有発光性化合物は、ガーネット型結晶構造を有することが好ましい。以下、ガーネット型Ｔｂ含有発光性化合物を例に説明する。  
ガーネット型結晶構造を有する場合、Ｔｂは通常ガーネット構造の８配位サイト（通常Ａサイト）を置換固溶するため、ガーネット構造については、基本的には８配位サイト中（Ｔｂを含む）のＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）でもってＴｂ濃度を表記することとする。
【００２７】
上記したように、本発明の発光性化合物は、発光性化合物を構成するすべての金属元素（Ｔｂを含む）の総モル数に対するＴｂ濃度（Ｔｂ／ａｌｌ）が、３．７５モル％超２０．６２５モル％以下であることを特徴とするものであり、このＴｂ濃度の範囲は、８配位サイト中のＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０．０モル％超５５．０モル％以下に対応している。
【００２８】
本発明のガーネット型Ｔｂ含有発光性化合物は、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が０〜１００モル％の全範囲において、単相構造を得ることができる（実施例１の図９（ａ）及び（ｂ）を参照）。ただし、特性上支障のない範囲で異相を含むものであってもよい。
【００２９】
本発明のガーネット型Ｔｂ含有発光性化合物としては、下記一般式で表されるガーネット型化合物が挙げられる。  
一般式：（Ａ(III)１−ｘＴｂｘ）３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｓｃ，Ｙ，Ｉｎ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子、
０．１＜ｘ≦０．５５）
上記式中、ｘは、Ｔｂモル数を示す数値であり、この値はＴｂ濃度に応じて決まる。すなわち、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０．０モル％超５５．０モル％以下は、０．１＜ｘ≦０．５５に相当する。
【００３０】
上記一般式で表される本発明のガーネット型Ｔｂ含有発光性化合物においては、０．２≦ｘ≦０．４であることが好ましい（Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝２０．０モル％以上４０．０モル％以下に相当）。また、上記一般式で表される本発明のガーネット型Ｔｂ含有発光性化合物としては、Ａ(III)がＹであり、Ｂ(III)がＡｌであり、Ｃ(III)がＡｌであるものが挙げられる。この場合、母体ガーネット型化合物は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）となる。
【００３１】
本発明では、従来報告されていない、紫外〜可視光域の光を励起光とした場合の、Ｔｂ濃度と発光特性との関係及び好適なＴｂ濃度を明らかにした。従来は、Ｔｂ含有発光性化合物の発光特性は、電子線励起あるいは波長２８０ｎｍ以下の深紫外光を励起光とした場合において、好適Ｔｂ濃度とされているＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が１０モル％以下においてのみ検討されており、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）が１０モル％超においては発光特性等の評価は一切なされていなかった。
【００３２】
本発明は、Ｔｂ：ＹＡＧについて、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝０〜１００モル％の範囲において、発光特性の評価を実施し、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０．０モル％超５５．０モル％以下（＝Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）＝３．７５モル％超２０．６２５モル％以下）において高い発光強度が得られることを明らかにした。
【００３３】
本発明を適用可能なガーネット構造以外の母体化合物としては、下記Ｍ１〜Ｍ８が挙げられる。  
（Ｍ１）母体化合物：下記一般式で表されるＣ希土類型化合物
一般式Ｒ(III)２Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ｒは、Ｙ、及び３価の希土類（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００３４】
（Ｍ２）母体化合物：下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物
一般式Ａ(II)Ｂ(IV)Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，及びＰｂからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｈ，Ｓｎ，及びＳｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００３５】
（Ｍ３）母体化合物：下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物
一般式Ａ(I)Ｂ(V)Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｌｉ，Ｎａ，及びＫからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ｖ，Ｎｂ，及びＴａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００３６】
（Ｍ４）母体化合物：下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物
一般式Ａ(II)Ｂ１(II) １／２Ｂ２(VI) １／２Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：トータルのイオン価数が２価である少なくとも１種の元素、
Ｂ１：Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，及びＭｇからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ２：Ｗ，Ｍｏ，Ｒｅ，及びＯｓからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００３７】
（Ｍ５）母体化合物：下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物
一般式Ａ(II)Ｂ１(III) ２／３Ｂ２(VI) １／３Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：トータルのイオン価数が２価である少なくとも１種の元素、
Ｂ１：Ｉｎ，Ｓｃ，Ｙ，Ｃｒ，Ｆｅ，及び３価の希土類（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ２：Ｗ，Ｍｏ，及びＲｅからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００３８】
（Ｍ６）母体化合物：下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物
一般式Ａ(II)Ｂ１(III) １／２Ｂ２(V) １／２Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ａサイトの元素であり、トータルのイオン価数が２価である少なくとも１種の元素、
Ｂ１：Ｓｃ，Ｆｅ，Ｂｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｃａ，及び３価の希土類（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ２：Ｎｂ，Ｔａ、Ｏｓ，及びＳｂからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００３９】
（Ｍ７）母体化合物：下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物
一般式Ａ(II)Ｂ１(II)１／３Ｂ２(V) ２／３Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：トータルのイオン価数が２価である少なくとも１種の元素、
Ｂ１：Ｍｇ，Ｃｏ，Ｎｉ、Ｚｎ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｓｒ，及びＣａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ２：Ｎｂ及びＴａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００４０】
（Ｍ８）母体化合物：下記一般式で表される化合物（ペロブスカイト型化合物又はＧｄＦｅＯ３型化合物と称される。）
一般式：Ａ(III)Ｂ(III)Ｏ３
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｏ，及びＹからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子）
【００４１】
本発明を適用可能なガーネット構造以外の母体化合物としては、例示したような酸化物以外に、ＣａＦ２やＬｉＹＦ４等のフッ化物等の化合物を用いることもできる。  
本発明では、Ｔｂ濃度の好適化により、励起光を紫外〜可視光域の光とした場合に好適な、発光特性の優れたＴｂ含有発光性化合物を実現した。
【００４２】
本発明のＴｂ含有発光性化合物は、励起光により励起されてレーザ光を発振するレーザ物質であり、固体レーザ媒質等の種々の用途に使用することができる。  
また、本発明のＴｂ含有発光性化合物は、紫外〜可視光域の既存の光源（例えばＧａＮ系レーザダイオード等）で励起可能であり、Ｔｂの高濃度ドープが可能であり、高濃度ドープしても発光強度の減衰が小さく（濃度消光が小さく）、蛍光寿命も充分であるので、固体レーザ媒質等として有用である（実施例１を参照）。
【００４３】
「本発明の発光性組成物」
本発明の発光性組成物は、上記の本発明のＴｂ含有発光性化合物を含むことを特徴とするものである。  
本発明の発光性組成物は必要に応じて、本発明の化合物以外の任意成分（例えば、樹脂等）を含むことができる。
【００４４】
「発光体」
本発明の発光体は、励起光照射により発光する発光性を有し、所定の形状を有する発光体において、上記本発明のＴｂ含有発光性化合物を含むことを特徴とするものである。  
本発明の発光体は、固体レーザ媒質や白色発光ダイオード（ＬＥＤ）用蛍光体等として利用できる。
【００４５】
本発明の発光体の態様としては、本発明のＴｂ含有発光性化合物の構成成分を含む１種若しくは２種以上の原料粉末が所定の形状に成形された粉末成形体を焼結させてなる多結晶焼結体が挙げられる。本発明では、プロセス等を工夫することで、固体レーザ媒質等として利用可能な透明性に優れた多結晶焼結体（透明セラミックス）を製造することができる。
【００４６】
多結晶焼結体は、必要に応じて、切削等による所望の形状（角柱状等）への加工、端面研磨（レーザグレードの光学研磨等）等を経て、固体レーザ媒質等に使用される。  
多結晶焼結体は、例えば、通常の固相反応セラミックス法により本発明の化合物の構成成分を含む焼結用粉末を調製し、焼結用粉末の圧縮成型等により粉末成形体を得、この粉末成形体を焼結することで製造できる（詳細なプロセス例は実施例１，２を参照）。必要に応じて、ＳｉＯ２等の焼結助剤を用い、真空焼結を行うことで、透明性に優れた多結晶焼結体（透明性セラミックス）を製造することができる。透明性を考慮すれば、焼結助剤の使用は少ない方が好ましい。
【００４７】
焼結用粉末は、通常の固相反応セラミックス法とは異なる方法でも調整することができる。例えば、水熱合成法やアルコキシドエマルジョン法等の他の方法により本発明の化合物の構成成分を含む焼結用粉末を調製することができる。
【００４８】
通常の固相反応セラミックス法により得られる焼結用粉末は、粒子のサイズ及び形状は不均一（ランダム）である。この焼結用粉末を焼結させて得られる多結晶焼結体の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面写真の一例を図１（ａ）に示す。図には、結晶粒のサイズ及び形状が不均一（ランダム）な様子が示されている。
【００４９】
これに対して、水熱合成法やアルコキシドエマルジョン法等では、略同一サイズかつ略同一形状の多数の粒子からなる焼結用粉末を調製することができる。かかる焼結用粉末を用いて焼結を行うことで、略同一サイズかつ略同一形状の多数の結晶粒の集合体からなる多結晶焼結体を製造することができる。結晶粒のサイズと形状の均一性が高いので、均質で透明性に優れた多結晶焼結体（透明セラミックス）が得られる。
【００５０】
アルコキシドエマルジョン法では、例えば略同一サイズの多数の略球状の粒子からなる焼結用粉末（粒径は、例えば０．２〜０．８μｍ程度）を調製することができる（実施例３を参照）。
【００５１】
水熱合成法では、略同一サイズかつ略同一形状の多数の粒子からなり、粒子形状が、該粒子単独で空間を略隙間なく充填可能な多面体形状である焼結用粉末（粒径は、例えば数〜２０μｍ程度）を調製することができる（実施例４を参照）。この焼結用粉末を用いて焼結を行うと、個々の粒子が結晶粒となり、略同一サイズかつ略同一形状の多数の結晶粒の集合体からなり、該結晶粒の形状が、該結晶粒単独で空間を略隙間なく充填可能な多面体形状である多結晶焼結体を製造することができる。この方法では、粒界の割合が少なく、均質で空間充填率が高く、透明性に優れた多結晶焼結体（透明セラミックス）が得られる。
【００５２】
本明細書において、多数の結晶粒が「略同一サイズ」であるとは、多数の結晶粒の粒径が平均粒径の±５％の範囲に収まることを意味するものとする。ここで、「平均粒径」は、結晶粒の直径（円／球換算）の相加平均である。
【００５３】
単独で空間を略隙間なく充填可能な多面体としては、立方体、図２（ａ）に示す切頂八面体（truncated octahedron、切頭八面体と称されることもある）、及び図２（ｂ）に示す菱形十二面体（rhombic dodecahedron、斜方十二面体と称されることもある）が挙げられる。図３に切頂八面体状の粒子が空間を充填していく様子を示す。この図には、該粒子単独で空間を略隙間なく充填可能であることが示されている。
【００５４】
ガーネット型化合物を水熱合成する場合、得られる粒子の形状は反応時間等の反応条件によって異なる。反応時間以外の条件を同一条件とした場合、図４に示すように、得られる粒子の形状は、立方体状、切頂八面体状、菱形十二面体状と経時的に順次変化する。
【００５５】
ガーネット型化合物を水熱合成する場合、切頂八面体状又は菱形十二面体状の粒子が、得られやすい。従って、水熱合成法により焼結用粉末を調製し、該焼結用粉末を用いて焼結を行うことで、略同一サイズかつ略同一形状の多数の結晶粒の集合体からなり、該結晶粒の形状が切頂八面体状又は菱形十二面体状である多結晶焼結体を比較的容易に得ることができる。
【００５６】
図１（ｂ）に、結晶粒の形状が切頂八面体状であり、結晶粒のサイズと形状が揃った多結晶焼結体の断面イメージを示す。ここでは、図１（ａ）のランダム構造と比較しやすくするため、模式的に示してある。実際には図３に示すように、切頂八面体状の結晶粒が、３次元的に組まれた構造であるので、１つの断面に正八角形状がきれいに並ぶことはない。縮尺も図１（ａ）と異ならせてある。また、ここでは、粒界を大きく図示してあるが、粒界の大きさは図１（ａ）と略同様である。
【００５７】
本発明の発光体の態様としては、多結晶焼結体の他に、粉末状の本発明の化合物（多結晶焼結体の粉砕物等）が透光性樹脂バインダやシリカゲル、ガラスなどの固体媒質中に分散された成形体が挙げられる。透光性樹脂バインダとしては、（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
【００５８】
「第１の固体レーザ装置」
本発明の第１の固体レーザ装置は、固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に励起光を照射する励起光源とを備えた固体レーザ装置において、前記固体レーザ媒質が、上記本発明の発光体からなることを特徴とするものである。  
図５及び図６に基づいて、本発明に係る固体レーザ装置の一実施形態について説明する。ここでは、端面励起型を例として説明する。
【００５９】
本実施形態の固体レーザ装置１０は、励起光により励起されてレーザ光を発振する本発明の発光体からなる固体レーザ媒質１４と、固体レーザ媒質１４に励起光を照射する励起光源であるレーザダイオード１１とを備えたレーザダイオード励起固体レーザ装置である。
【００６０】
レーザダイオード１１と固体レーザ媒質１４との間に集光レンズ１２が配置され、固体レーザ媒質１４の後段に、出力光を選択的に透過する出力ミラー１７が配置されている。固体レーザ媒質１４は、一対の共振器ミラー１３、１６の間に配置されている。
【００６１】
本実施形態において、固体レーザ媒質１４は、本発明で規定するＴｂ濃度（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０．０モル％超５５．０モル％以下、好ましくは２０．０モル％以上４０．０モル％以下）の透明性に優れたＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体（実施例１〜４のいずれか）により構成され、必要に応じて、切削等による所望の形状への加工及び端面研磨（レーザグレードの光学研磨）が施されたものである。  
固体レーザ媒質１４の形状は特に制限なく、円柱ロッド状、角柱ロッド状、ディスク状、及び角板状等が挙げられる。
【００６２】
Ｔｂ：ＹＡＧは、２２０〜５００ｎｍの光によって励起されて可視域（４００〜７００ｎｍ）の蛍光を示すので、所望の発光波長に応じて、励起光源を選定すればよい。  
Ｔｂ：ＹＡＧの励起ピーク波長は例えば３７７ｎｍである（実施例１の図１２（ｂ）を参照）。励起光源であるレーザダイオード１１としては、３５０〜４７０ｎｍの範囲に発振ピーク波長を有するレーザダイオードが好ましく用いられ、３６０〜３９０ｎｍの範囲に発振ピーク波長を有するレーザダイオードが特に好ましい。
【００６３】
３５０〜４７０ｎｍの範囲に発振ピーク波長を有するレーザダイオードとしては、具体的には、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮＡｓ，ＧａＮＡｓ等の含窒素半導体化合物を１種又は２種以上含む活性層を備えたＧａＮ系レーザダイオードが挙げられる。ＧａＮ系レーザダイオードの活性層は、ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ，ＡｌＧａＮ／ＧａＮ，ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ等の多重量子井戸層や、ＡｌＧａＮ，ＧａＮ，ＩｎＧａＮ等の量子ドット層が好ましく用いられる。ＧａＮ系レーザダイオードは、活性層等の設計により略３５０〜４７０ｎｍの範囲において任意に発振波長を変化させることができる。
【００６４】
３５０〜４７０ｎｍの範囲に発振ピーク波長を有するレーザダイオードとしては、ＺｎＯ系やＺｎＳｅ系等のII-VI族化合物系レーザダイオードも挙げられる。  
本実施形態の固体レーザ装置１０は、波長４７０〜６４０ｎｍの光を発振することができる。本実施形態の固体レーザ装置１０は、例えば、３７７ｎｍの紫外光により励起されて、可視域（緑色）の５４２ｎｍ光を発振することができる。
【００６５】
図６に示されるように、一対の共振器ミラー１３、１６の間に、非線形光学結晶体等の波長変換素子１５が配置された構成とすることにより、紫外光を発振させることができる。  
波長変換素子１５としては、ＢＢＯ結晶やＢＩＢＯ結晶等のＳＨＧ結晶が用いられる。固体レーザ媒質１４から発振された５４２ｎｍ光は、波長変換素子１５により、紫外域の２３５〜３２０ｎｍ光（例えば２７１ｎｍ光）に波長変換されて短波長化される。波長変換素子１５は、一対の共振器ミラー１３、１６により構成される共振器構造の中に配置しても外に配置しても構わない。  
本実施形態の固体レーザ装置１０は、以上のように構成されている。
【００６６】
本実施形態の固体レーザ装置１０では、励起光により励起されてレーザ光を発振する本発明の化合物を含む発光体からなる固体レーザ媒質１４を用いているので、発光特性に優れ、高輝度レーザ光を出力可能なものとなる。
【００６７】
従来の固体レーザ装置では、例えば、発振ピーク波長８０８ｎｍのＧａＡｓ系半導体レーザにより、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＮｄ：ＹＶＯ４からなる固体レーザ媒質を励起して、１０６４ｎｍ光を発振させ、これを第１の波長変換素子（ＳＨＧ結晶）により波長変換して、波長５３２ｎｍの可視光を得ており、紫外光を得るには、さらに、この５３２ｎｍ光を第２の波長変換素子（ＴＨＧ又はＦＨＧ結晶）により３５５ｎｍ光又は２６６ｎｍ光に波長変換しており、すなわち２段階の波長変換を経て紫外光を得ている。また、波長変換素子として用いられる非線形結晶は、エネルギー変換効率が低いため、このような構成の固体レーザ装置においては、高効率化が課題とされている。
【００６８】
本実施形態の固体レーザ装置１０では、図５に示されるように、波長変換素子１５を設けずに、固体レーザ媒質１４から発振された可視域の５４２ｎｍ光を出力させることができ、また、図６に示されるように、紫外光を得る場合にも、必要な波長変換は１回でよい。従って、本実施形態の固体レーザ装置１０は、従来の固体レーザ装置に比して、装置構成がシンプルで、小型化が可能であり、光の利用効率の高い、紫外〜可視光域の光を出力する固体レーザ装置が得られる。
【００６９】
Ｔｂ：ＹＡＧは複数の発振ピーク波長を有するので、固体レーザ媒質１４から発振させるレーザ光の波長、及び固体レーザ装置１０から出力する出力光の波長は、上記以外にも適宜変更可能である。
【００７０】
（設計変更例）
本発明の固体レーザ装置は上記実施形態に限らず、装置構成は適宜設計変更可能である。  
例えば、図７（ａ）に示す如く、固体レーザ媒質１４の１つの面に、複数のレーザダイオード１１がアレイ状に並べて配置された面発光レーザアレイを取り付け、該面の対向面に反射ミラー１８を配置し、固体レーザ媒質１４の両端部に対向させて反射ミラー１３と出力ミラー１７とを略対称な関係で配置することで、ジグザグパススラブ固体レーザ装置を構成することができる。かかる構成では、反射ミラー１３と固体レーザ媒質１４の励起光入射面と反射ミラー１８と出力ミラー１７との間で共振器構造が構成されている。
【００７１】
励起光源は、複数のレーザダイオード１１がアレイ状に並べて配置された面発光レーザアレイの代わりに、複数のファイバレーザの先端部をアレイ状に並べて配置したものでもよい。
【００７２】
図７（ｂ）に示す如く、固体レーザ媒質１４を、透明性に優れたＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体（実施例１〜４のいずれか）を切削及び研磨等して得られる多面プリズムにより構成し、固体レーザ媒質１４の１つの面に対向させて出力ミラー１７を配置し、その他の面に対向させて複数の半導体レーザダイオード１１を配置することで、レーザダイオード励起多面プリズム型固体レーザ装置を構成することができる。この例では、固体レーザ媒質１４の励起光入射面１４ａ〜１４ｃに、励起波長の光を透過し出力波長の光を反射するコートがなされている。かかる構成では、固体レーザ媒質１４自身が共振器構造を構成している。励起光源としては、複数の半導体レーザダイオード１１の代わりに、複数のファイバレーザを用いてもよい。
【００７３】
図７（ａ）、（ｂ）に示す固体レーザ装置では、１個の固体レーザ媒質１４を複数のレーザダイオード１１により励起することができるので、高出力化が可能である。これらの例では、波長変換素子を配置していないが、上記実施形態と同様に、必要に応じて波長変換素子を配置することもできる。
【００７４】
「第２の固体レーザ装置」
固体レーザ装置においては、Ｔｂ濃度に関係なく、Ｔｂ：ＹＡＧ等のＴｂ含有酸化物を含む固体レーザ媒質を用いた構成自体が新規である。  
すなわち、本発明の第２の固体レーザ装置は、固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質に励起光を照射する励起光源とを備えた固体レーザ装置において、前記固体レーザ媒質がＴｂ含有酸化物を含むことを特徴とするものである。
【００７５】
上記Ｔｂ含有酸化物としては、下記一般式で表されるガーネット型化合物が挙げられる。  
一般式：（Ａ(III)１−ｘＴｂｘ）３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（式中、（）内のローマ数字：イオン価数、
Ａ：Ｓｃ，Ｙ，Ｉｎ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｏ：酸素原子、
０＜ｘ＜１）
【００７６】
上記一般式で表されるガーネット型Ｔｂ含有化合物としては、Ａ(III)がＹであり、Ｂ(III)がＡｌであり、Ｃ(III)がＡｌであるものが挙げられる。この場合、母体ガーネット型化合物は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）となる。
【００７７】
「背景技術」で述べたように、特許文献３には、希土類イオンをドープした発光性化合物からなる固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質を励起する発振波長３４０〜６４０ｎｍのレーザダイオードとを備えた、レーザダイオード励起固体レーザ装置が開示されている。特許文献３において、ドープする希土類イオンとして、Ｔｂが挙げられており、Ｔｂをドープする母体化合物としては、ＣａＦ２やＬｉＹＦ４等のフッ化物が具体的に例示されている。従って、Ｔｂ含有フッ化物を固体レーザ媒質とした固体レーザ装置は公知である。
【００７８】
しかしながら、Ｔｂをドープする母体化合物として、フッ化物以外の化合物については、一切言及されていない。Ｔｂをドープする母体化合物として言及されていない以上、特許文献３においては、酸化物についてはその対象とされていないと考えられる。従って、Ｔｂ含有酸化物を固体レーザ媒質とした固体レーザ装置は新規である。
【００７９】
Ｔｂをドープする母体化合物として、フッ化物等のハロゲン化物は、化学的に不安定であり、大型な製造設備を要するなど製造コストの点でも難があり、好ましくない。Ｔｂをドープする母体化合物としては、ガーネット型化合物等の酸化物が化学的に安定で製造コストも安く、好ましい。
【００８０】
「発光素子」
本発明の発光素子は、上記の本発明の発光体と、該発光体に励起光を照射する励起光源とを備えたことを特徴とするものである。  
図８（ａ）に基づいて、本発明に係る実施形態の発光素子の構造について説明する。図８（ａ）は、回路基板２２の厚み方向の断面図である。
【００８１】
本実施形態の発光素子２０は、円板状の回路基板２２の表面中央に、励起光源である発光素子２３が実装され、回路基板２２上に発光素子２３を囲むようにドーム状の発光体２５が成形されたものである。  
発光体２５を励起する励起光を出射する発光素子２３は、発光ダイオード等からなり、回路基板２２にボンディングワイヤ２４を介して導通されている。
【００８２】
本実施形態では、発光体２５は、本発明で規定するＴｂ濃度（Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０モル％超５５．０モル％以下、好ましくは２０．０〜４０．０モル％）の透明性に優れたＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体（実施例１〜４のいずれか）の粉砕物が、（メタ）アクリル系樹脂等の透光性樹脂バインダに分散された成形体である。
【００８３】
発光体２５は、本発明のＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体を乳鉢で粉砕して粉砕物を得、この粉砕物と（メタ）アクリル系樹脂等の透光性樹脂とを樹脂溶融状態で混練して混合物を得（例えば、Ｔｂ：ＹＡＧ／ＰＭＭＡ樹脂＝３／４（質量比））、発光素子２３を実装した回路基板２２を金型内に載置して射出成形を実施して、成形することができる。
【００８４】
Ｔｂ：ＹＡＧは、２２０〜５００ｎｍの光によって励起されて可視光域（４００〜７００ｎｍ）の発光を示すので、所望の発光波長に応じて、励起光源を選定すればよい（実施例１の図１２（ａ）を参照）。例えば、上記励起波長（紫外〜可視光域）において、波長５４２ｎｍの強い緑色の蛍光を発し、励起波長を３７７ｎｍとした時に最も効率良く発光する（実施例１の図１２（ｂ）を参照）。
【００８５】
励起光源である発光素子２３としては、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮＡｓ，ＧａＮＡｓ等の含窒素半導体化合物を１種又は２種以上含む活性層を備えたＧａＮ系発光ダイオード（発振ピーク波長：３６０〜５００ｎｍ）、ＺｎＳＳｅ系半導体発光ダイオード（発振ピーク波長：４５０〜５２０ｎｍ）、ＺｎＯ系発光ダイオード（発振ピーク波長：３６０〜４５０ｎｍ）、等が好ましく用いられる。  
上記のように、本実施形態の発光素子２０は、本発明の化合物を含む発光体２５を用いているので、発光特性に優れ、高輝度な可視光を出力することができる。
【００８６】
「背景技術」の項において述べたように、白色ＬＥＤにおいては、光の三原色である青、緑、赤の加法混色により白色を実現する方法が検討されている。発光体２５は、上記のように高効率な緑色蛍光体となるので、青、緑、赤の加法混色により白色を得る白色ＬＥＤ用の緑色蛍光体等として好ましい。
【００８７】
従って、本実施形態の発光素子２０において、発光素子２３として紫外光源を用い、発光体２５として、（メタ）アクリル系樹脂等の透光性樹脂バインダに、本発明のＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体および赤色、青色の蛍光化合物の粉砕物が分散された成形体を用いることにより、本実施形態の発光素子２０を、高効率な白色ＬＥＤとすることができる。
【００８８】
また、発光素子２３を例えば青色の可視光源とした場合は、発光体２５を、本発明のＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体および赤色蛍光化合物の粉砕物により作製されたものを用いることにより同様に白色ＬＥＤとすることができる。  
本発明の化合物、組成物、及び発光体は、固体レーザ装置や発光素子に限らず、種々の用途に利用することができる。
【実施例】
【００８９】
本発明に係る実施例について説明する。  
（実施例１）
以下のようにして、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体化合物としてＴｂをドープしたＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体を調製した。Ｔｂ濃度を変えて下記計１１種の試料を調製した（「％」はＴｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）モル％を示す。）。  
試料１：０.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料２：１.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料３：５.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料４：１０.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料５：１５.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料６：３０.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料７：４０.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料８：５０.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料９：６０.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料１０：８０.０％Ｔｂ：ＹＡＧ、
試料１１：１００.０％Ｔｂ：ＹＡＧ。
【００９０】
はじめに、所望の組成となるよう、Ｙ２Ｏ３粉末（純度９９．９％）、α−Ａｌ２Ｏ３粉末（純度９９．９９％）、及びＴｂ４Ｏ７粉末（純度９９．９９％）をそれぞれ秤量した。  
例えば、１.０％Ｔｂ：ＹＡＧ（試料２、Ｙ／Ｔｂモル比＝２．９７／０．０３）では、原料粉末組成を、Ｙ２Ｏ３粉末３３．５３３ｇ、α−Ａｌ２Ｏ３粉末２５.４９０ｇ、及びＴｂ４Ｏ７粉末０．５６１ｇとした。
【００９１】
上記の原料粉末とエチルアルコール１００ｍＬと１０ｍｍφアルミナボール１５０個とをポットミルに入れ、１２時間湿式混合を行った。  
アルミナボールを取り除き、得られた混合粉末スラリー中のエチルアルコールを、ロータリーエバポレーターを用いて除去した後、１００℃で１２時間乾燥し、得られた乾燥粉末を乳鉢で軽くほぐした。得られた乾燥粉末を、成型圧１００ＭＰａで、径１０ｍｍφ高さ５ｍｍのペレット状（円柱状）に一軸圧縮成型した。
【００９２】
得られた圧縮成型体に対して、電気炉にて、大気雰囲気下、５００℃／ｈｒで１４５０℃まで昇温し、同温度で２時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという仮焼成プロセスを実施した。  
常温まで冷却した仮焼結体を乳鉢で粉砕した。以上のようにして、通常の固相反応セラミックス法により、Ｔｂ：ＹＡＧの構成成分を含む焼結用乾燥粉末を得た。この焼結用乾燥粉末は、粒子のサイズ及び形状が不均一（ランダム）である。
【００９３】
得られた焼結用乾燥粉末を、成型圧１００ＭＰａで、径１０ｍｍφ高さ５ｍｍのペレット状（円柱状）に一軸圧縮成型した。  
得られた圧縮成型体（粉末成形体）に対して、電気炉にて、大気雰囲気下、５００℃／ｈｒで１７００℃まで昇温し、同温度で２時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという本焼成プロセスを実施し、所望のＴｂ濃度のＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体を得た。
【００９４】
＜粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定＞
試料１〜１１を各々乳鉢で粉砕し、リガク社製Ｘ線回折装置にて粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定を実施した。測定条件は、ＣｕＫα、４０ｋＶ、４０ｍＡ、スキャンスピード：０．５ｄｅｇ／ｍｉｎ、受光スリット：０．１５ｍｍとした。主な試料のＸＲＤ測定結果を図９に示す。図９（ａ）には、試料１及び２のＸＲＤ測定結果、（ｂ）には試料４、８、及び１１のＸＲＤ測定結果を示してある。いずれも回折ピークがＪＣＰＤＳ＃３３−００４０（ＹＡＧ立方晶） の回折ピークと完全に一致し、単相構造であることが確認された。このことは、Ｔｂをドープした試料２〜１１では、投入したすべてのＴｂが母体化合物のＹＡＧ中に入って、ガーネット構造の８配位サイトのＹがＴｂに良好に固溶置換されたことを示している。  
主な試料における高角度領域のＸＲＤ挙動を、図１０に拡大して示す。Ｔｂ濃度の増加に伴って、回折ピークが低角度側にシフトし、格子が膨張していく様子が示されている。
【００９５】
＜格子定数＞
本発明者は、上記ＸＲＤ測定の結果から格子定数を求めた。すなわち、２θ=１００〜１５０°におけるＹＡＧ立方晶の回折ピーク値を、接線法を用いて得、Ｎｅｌｓｏｎ−Ｒｉｌｅｙ関数を用いて、正確な格子定数を算出した。算出された格子定数を図１１に示す。  
Ｎｅｌｓｏｎ−Ｒｉｌｅｙ関数は、式１／２（ｃｏｓθ）２（１／ｓｉｎθ＋１／θ)で与えられ、得られた値をｘ軸とし、Ｂｒａｇｇの回折条件から得られた格子定数ａをｙ軸にプロットし、最小二乗法の直線のｙ切片の値を真の格子定数とするものである。
【００９６】
図１１には、Ｔｂ濃度０〜１００モル％の全範囲において、Ｔｂ濃度の増加に伴って、格子定数が線形に増加していることが示されている。このことは、Ｔｂ濃度０〜１００モル％の全範囲において、Ｖｅｇａｒｄ則に従って固溶置換が行われており、投入したすべてのＴｂが母体化合物のＹＡＧ中に入って、ガーネット構造の８配位サイトのＹがＴｂに良好に固溶置換されたことを示している。
【００９７】
図１１において、Ｔｂ濃度を１００モル％とした場合（ＹのＴｂによる完全置換）の格子定数は、ＪＣＰＤＳ＃１７−０７３５のＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２の格子定数＝１．２０７４ｎｍに極めて近い値である。このことから、図１１の評価が妥当であると言える。
【００９８】
＜１．０％Ｔｂ：ＹＡＧの発光特性＞
比較的低濃度の代表として、１．０％Ｔｂ：ＹＡＧ（試料２）について、日立分光蛍光光度計Ｆ−４５００を用いて、発光スペクトル（蛍光スペクトル）測定を行った。  
励起光の波長λｅｘは、励起スペクトルを取ったときに最大発光強度を示す３７７ｎｍとした。発光スペクトルを図１２（ａ）に示す。可視光域である４００〜７００ｎｍの波長域に多数の発光ピークが見られ、５４２ｎｍに最強発光ピークが見られた。
【００９９】
次に、同試料について、励起波長に対する可視域内の最強発光ピーク波長（５４２ｎｍ）の発光強度（蛍光強度）を示す励起スペクトル測定を行った。励起スペクトルを図１２（ｂ）に示す（図中、「×」で示してあるのは、励起光の高次光の漏れである。）。
【０１００】
図１２（ｂ）に示す励起スペクトルでは、波長５００ｎｍ以下に多数の励起ピークが見られ、波長５００ｎｍ以下の複数の励起ピーク波長のうち、吸収が最も大きく１番目に高い蛍光強度を示す励起ピーク波長が３７７ｎｍであり、３７０ｎｍ、３６０ｎｍ、及び深紫外域の２３０ｎｍにおいても吸収が大きく、高い蛍光強度を示している。このことは、３７７ｎｍ光、３７０ｎｍ光、３６０ｎｍ光、及び２３０ｎｍ光等の励起によって、５４２ｎｍの発光が得られることを示している。  
３７７ｎｍは、ＧａＮ系やＺｎＯ系等のレーザダイオードの発振波長域内にあるので、Ｔｂ：ＹＡＧの励起光源として既存の光源を使用できることが示された。
【０１０１】
次に、１．０％Ｔｂ：ＹＡＧ（試料２）の蛍光寿命を、浜松ホトニクス社製ピコ秒蛍光寿命測定装置Ｃ４７８０を用いて測定した。励起光源として窒素レーザ励起色素レーザ（１０Ｈｚ）を用い、３７７ｎｍの波長に選定して励起した。  
測定結果を図１３に示す。レーザ発振に必要な反転分布を考慮すれば、固体レーザ媒質として用いるにはある程度長い寿命が必要と考えられる。図に示すように、１．０％Ｔｂ：ＹＡＧの蛍光寿命は３．１ミリ秒であり、固体レーザ媒質として充分に長い蛍光寿命を有することが示された。
【０１０２】
＜濃度と発光特性との関係＞
他の試料についても、試料２と同様に、発光スペクトル測定を行った。Ｔｂ濃度と、励起波長を３７７ｎｍとしたときの５４２ｎｍの発光強度との関係を図１４に示す。  
Ｔｂ：ＹＡＧでは、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝０モル％超１００モル％以下の範囲の全範囲において発光性を示し、特にＣ（Ｔｂ／Ａ）＝１０．０超５５．０モル％以下の範囲内において高い発光強度が得られることが明らかとなった（Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）＝３．７５モル％超２０．６２５モル％以下に相当）。Ｔｂ：ＹＡＧでは、これまで、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０モル％以下が好適濃度とされており、Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝１０モル％超における発光強度の評価結果は、過去に報告されていない。
【０１０３】
また、蛍光寿命についても、試料２と同様に測定を行った。Ｔｂ濃度と、励起波長を３７７ｎｍとしたときの蛍光寿命との関係を図１５に示す。  
図１５において、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝５０．０モル％以上において、２つの緩和成分が観測されているが、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝５０．０モル％のＴｂ：ＹＡＧにおいては、２成分ともミリ秒オーダの長い蛍光寿命を有している。従って、Ｔｂ：ＹＡＧは、Ｔｂ濃度Ｃ（Ｔｂ／Ａ）＝０．０モル％超５０．０モル％以下の広い濃度範囲においてミリ秒オーダの長い蛍光寿命を有していることが明らかとなった（Ｃ（Ｔｂ／ａｌｌ）＝０．０モル％超１８．５０モル％以下に相当）。
【０１０４】
多くの発光性希土類では高濃度ドーピングによる発光の減衰（濃度消光と称される）が、低ドープ濃度側で起こるが、Ｔｂ：ＹＡＧでは、高濃度まで濃度消光が起こっていない。Ｔｂを高濃度ドープしても濃度消光を起こしにくく、蛍光寿命の長いＴｂ：ＹＡＧは、固体レーザ媒質として用いる場合、励起光の吸収量を増加させることが可能であるなど、有用である。  
本実施例においては、多結晶Ｔｂ：ＹＡＧによりその発光特性等の評価を行ったが、単結晶においても同様の特性を有すると考えられる。
【０１０５】
＜走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察＞
試料１〜１１の多結晶焼結体のＳＥＭ断面観察を行ったところ、結晶粒のサイズ及び形状は不均一（ランダム）であった（図１（ａ）を参照）。
【０１０６】
（実施例２）
以下のようにして、３０．０％Ｔｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体（透明セラミックス、Ｙ／Ｔｂモル比＝２．１０／０．９０）を調製した。この例では、焼結助剤の役目を担うＳｉＯ２を添加した。Ａｌサイトの１．０モル％をＳｉに置換するように原料粉末を配合した。
【０１０７】
はじめに、所望の組成となるよう、Ｙ２Ｏ３粉末（純度９９．９％）、α−Ａｌ２Ｏ３粉末（純度９９．９９％）、Ｔｂ４Ｏ７粉末（純度９９．９９％）、及びＳｉＯ２粉末（純度９９．９９％）をそれぞれ秤量した。  
実施例１と同様にして、上記の原料粉末の湿式混合、混合粉末スラリーの乾燥、乾燥粉末の圧縮成型、及び１４５０℃仮焼成を実施し、仮焼結体を乳鉢で粉砕した。
【０１０８】
次に、得られた粉砕物とエタノールとを粘度の高いスラリー状に混合し、ボールミル粉砕を２４時間行った後、これを乾燥した。以上のようにして、通常の固相反応セラミックス法により、Ｔｂ：ＹＡＧの構成成分を含む焼結用乾燥粉末を得た。この焼結用乾燥粉末は、粒子のサイズ及び形状が不均一（ランダム）である。得られた焼結用乾燥粉末を、成型圧１００ＭＰａで、径１０ｍｍφ高さ５ｍｍのペレット状（円柱状）に一軸圧縮成型した。  
得られた圧縮成型体（粉末成形体）に対して、電気炉にて、大気雰囲気下、５００℃／ｈｒで１４５０℃まで昇温し、同温度で２時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという仮焼成プロセスを実施した。
【０１０９】
次に、粉砕することなく、真空焼成可能な電気炉にて、真空雰囲気下（１．０×１０−３Ｐａ）、５００℃／ｈｒで１７５０℃まで昇温し、同温度で１５時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという本焼成プロセスを実施した。さらに両面を研磨して、所望のＴｂ濃度のＴｂ：ＹＡＧ（Ｓｉ添加）の多結晶焼結体を得た。  
得られた多結晶焼結体は透明性に優れ、本実施例のプロセスにより固体レーザ媒質等として良好な透明性を有する透明セラミックスが得られることが示された。  
実施例１と同様に、得られた多結晶焼結体を粉砕してＸＲＤ測定を実施したところ、回折ピークがＪＣＰＤＳ＃３３−００４０（ＹＡＧ立方晶）と全て一致し、単相構造であることが確認された。
【０１１０】
（実施例３）
以下のようにして、３０．０％Ｔｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体（透明セラミックス）を調製した。  
はじめに、アルコキシドエマルジョン法により焼結用粉末を調製した。原料の金属アルコキシドとして、Ｙ（ｉｓｏ−ＯＰｒ）３粉末[純度９９．９％]２．８０ｇ、Ａｌ（ｓｅｃ−ＯＢｕ）３ゲル状物質[純度９９．９９％]６．１６ｇ、及びＴｂ（ｉｓｏ−ＯＰｒ）３粉末[純度９９．９％]１．５１ｇを各々秤量した。これら金属アルコキシドを１−オクタノール５２．９ｍＬ中に投入し、パイレックス（登録商標）製のフラスコ内でＮ２気流下、１２０℃で１２時間撹拌して溶解した。
【０１１１】
室温まで冷却した後、アセトニトリル３６．３６ｍＬ、及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分間撹拌し、アルコキシドエマルジョンを得た。４０℃まで昇温後、得られたアルコキシドエマルジョンに１−オクタノール／アセトニトリル／水混合液（配合比２．４６ｍＬ／１．６４ｍＬ／０．９０ｍＬ）を加え、４０℃で１時間撹拌してアルコキシドの加水分解を行い、多数の粒子を得た。
【０１１２】
次に、遠心分離器にて、５０００ｒｐｍ・１０分間の条件で遠心分離処理を実施して、粉末を分離回収した。さらに、回収した粉末をエタノール中へ分散させ、５０００ｒｐｍ・１０分間の遠心分離処理を実施する操作を２回繰り返して、粉末を洗浄した。さらに乾燥機にて、粉末を８０℃で２４時間乾燥し、焼結用粉末を得た。  
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察を行ったところ、得られた焼結用粉末は、略同一サイズの多数の略球状微粒子からなり、粒子サイズと粒子形状の揃った粉末であった。
【０１１３】
得られた焼結用粉末を成型圧１０ＭＰａで一軸圧縮成型し（仮成型）、さらに１４０ＭＰａでＣＩＰ処理を行うことで、径１０ｍｍφ高さ５ｍｍのペレット状（円柱状）の圧縮成型体（粉末成形体）を得た。  
得られた圧縮成型体（粉末成形体）に対して、電気炉にて、大気雰囲気下、５００℃／ｈｒで１４００℃まで昇温し、同温度で２時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという仮焼成プロセスを実施した。
【０１１４】
次に、粉砕することなく、真空焼成可能な電気炉にて、真空雰囲気下（１．０×１０−３Ｐａ）、５００℃／ｈｒで１７５０℃まで昇温し、同温度で１０時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという本焼成プロセスを実施した。さらに両面を研磨して、所望のＴｂ濃度のＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体を得た。  
得られた多結晶焼結体は透明性に優れ、本実施例のプロセスにより固体レーザ媒質等として良好な透明性を有する透明セラミックスが得られることが示された。  
実施例１と同様に、得られた多結晶焼結体を粉砕してＸＲＤ測定を実施したところ、回折ピークがＪＣＰＤＳ＃３３−００４０（ＹＡＧ立方晶）と全て一致し、単相構造であることが確認された。
【０１１５】
（実施例３の変更）
アルコキシドエマルジョン法により得られ焼結に用いた上記粉末を、６００℃で１２時間熱処理するなどして脱炭して、実質上Ｙ，Ａｌ，Ｔｂ，及びＯのみからなるアモルファス粉末を得、これを焼結用粉末として用いても構わない。また、上記アモルファス粉末をさらに、１２００℃で２時間熱処理するなどして多結晶化して、実質上Ｙ，Ａｌ，Ｔｂ，及びＯのみからなる多結晶粉末を得、これを焼結用粉末として用いても構わない。本発明者は、かかる焼結用粉末を用いても、実施例３と同様に、透明性に優れたＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体が得られることを確認している。
【０１１６】
（実施例４）
以下のようにして、３０．０％Ｔｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体（透明セラミックス）を調製した。  
はじめに、水熱合成法により焼結用粉末を調製した。  
酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末（純度９９．９９％）４．７４２ｇを精秤し、これをビーカーに入れた。このビーカー内に過剰の濃硝酸水溶液をゆっくり加え、加熱しながら攪拌して酸化イットリウムを完全に溶解させ、その後蒸発乾固させた。常温まで冷却後、少量の硝酸水溶液（例えば、３５％濃硝酸２〜３滴）と硝酸テルビウム６水和物（Ｔｂ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ）８．１５５ｇとを加えて攪拌して、ＹイオンとＴｂイオンとを含む３０〜５０ｍＬの水溶液を調製した（Ｙ＋Ｔｂ水溶液）。
【０１１７】
別途、無水塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）粉末（純度９９．９９％）１３．３３４を精秤し、これを水を入れた別のビーカー内にゆっくり加え、攪拌して無水塩化アルミニウムを完全に溶解させ、Ａｌイオンを含む３０〜５０ｍＬの水溶液を調製した（Ａｌ水溶液）。  
別途、別のビーカーに、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の高濃度水溶液（９９．９９％）を用意しておいた。
【０１１８】
以上３つのビーカーを用意した後、Ｙ＋Ｔｂ水溶液とＡｌ水溶液とを混合した。この混合液に対して、攪拌下、ｐＨメータを見ながらＫＯＨ高濃度水溶液を徐々に加えた。ｐＨ変化に伴って液がゲル化するが撹拌は続け、ｐＨ＝１２．０になった時点で、ＫＯＨ高濃度水溶液の添加を停止した。以上のようにして、水熱合成反応原料液（ｐＨ＝１２．０、２００ｍＬ）を調製した。
【０１１９】
上記原料液をハステロイ（ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ）（登録商標）製のオートクレーブ内に仕込み、内面に白金ライニング処理が施された反応槽内で撹拌しながら、３６０℃で２時間水熱反応させた。  
反応終了後、内溶液をビーカーに移し、熱水を添加して上澄み液のみを廃棄するデカンテーションプロセスを１０回以上繰り返し、最後に反応沈殿物を濾過し、焼成用粉末を得た。この粉末は水分を含んでいるが、特に乾燥せずに次工程に供した。
【０１２０】
水熱合成反応後に得られた反応沈殿物の一部は多結晶焼結体の製造に供さずに、乾燥させて評価に供した。反応沈殿物を乾燥させて得られた粉末のＸＲＤ測定を行ったところ、回折ピークがＪＣＰＤＳ＃３３−００４０（ＹＡＧ立方晶）と全て一致し、単相構造であることが確認された。また、ＳＥＭ観察を行ったところ、同粉末は、略同一サイズの多数の菱形十二面体状微粒子からなり、粒子サイズと粒子形状の揃った粉末であった。
【０１２１】
非乾燥の上記焼成用粉末約５ｇに、分散媒質としてエタノール１０ｍＬを添加混合し、得られた混合液を底面が極めて平滑な容器内に注入し、ゆっくりと微粒子を沈降させた。分散媒質としては、ポリビニルブチラール等を使用することもできる。  
その後、上澄み液を静かに抜き取り、自然乾燥させて、パンケーキ状の粉末成形体を得た。この工程では、上澄み液を静かに抜き取った後、防振台の上に載置し、減圧下で乾燥させて、パンケーキ状の粉末成形体を得ることもできる。
【０１２２】
次に、真空焼成可能な電気炉にて、真空雰囲気下（１．０×１０−３Ｐａ）、５００℃／ｈｒで１７５０℃まで昇温し、同温度で５時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという焼成プロセスを実施した。さらに両面を研磨して、所望のＴｂ濃度のＴｂ：ＹＡＧの多結晶焼結体を得た。
【０１２３】
得られた多結晶焼結体は透明性に優れ、本実施例のプロセスにより固体レーザ媒質等として良好な透明性を有する透明セラミックスが得られることが示された。  
ＳＥＭ観察を行ったところ、得られた多結晶焼結体は、略同一サイズ（結晶粒径約８．５μｍ）の多数の菱形十二面体状結晶粒の集合体からなり、結晶粒のサイズと結晶粒の形状の揃った空間充填率の高い多結晶焼結体であった。
【０１２４】
本実施例では、菱形十二面体状微粒子からなる焼成用粉末が調製されたが、水熱反応の反応条件（温度や時間等）を変えることで、切頂八面体状微粒子からなる焼成用粉末を調製することができる（図４を参照）。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明のＴｂ含有発光性化合物は、固体レーザ媒質や白色発光ダイオード用蛍光体等の用途に好ましく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】（ａ）、（ｂ）は多結晶焼結体の断面例（（ｂ）はイメージ図）
【図２】（ａ）は切頂八面体状の粒子を示す図、（ｂ）は菱形十二面体状の粒子を示す図
【図３】（ａ）〜（ｄ）は切頂八面体状の粒子が空間を充填していく様子を示す図
【図４】ガーネット型化合物を水熱合成する場合の、反応時間の経過に伴う粒子形状の変化を示す図
【図５】本発明に係る一実施形態の固体レーザ装置の構造を示す図（可視光発振）
【図６】本発明に係る一実施形態の固体レーザ装置の構造を示す図（紫外光発振）
【図７】（ａ）、（ｂ）は固体レーザ装置の設計変更例を示す図
【図８】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る実施形態の発光装置の構造を示す図
【図９】（ａ）、（ｂ）実施例１の粉末Ｘ線回折測定結果を示す図
【図１０】実施例１の粉末Ｘ線回折測定結果を示す図
【図１１】実施例１のＴｂ濃度と格子定数との関係を示す図
【図１２】（ａ）は１．０％Ｔｂ：ＹＡＧ（試料２）の発光スペクトル、（ｂ）は励起スペクトル
【図１３】１．０％Ｔｂ：ＹＡＧ（試料２）の蛍光寿命の測定結果を示す図
【図１４】実施例１のＴｂ濃度と励起波長を３７７ｎｍとしたときの波長５４２ｎｍにおける発光強度との関係を示す図
【図１５】実施例１のＴｂ濃度と蛍光寿命との関係を示す図
【符号の説明】
【０１２７】
１０  固体レーザ装置
１１  レーザダイオード（励起光源）
１４  固体レーザ媒質
１５  波長変換素子
２０  発光装置
２３  発光素子（励起光源）
２５  発光体
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１】
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