(57)【要約】【課題】反応性に優れ、着色ムラや生成物の窒化の程度の差が生じることのない窒化物及び酸窒化物の製造法を提供する。【解決手段】Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎから選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含む組成式ＫＭＯ２（Ｍは金属元素）で表される化合物をアンモニア流通下で加熱した。Ｋ２ＺｎＧｅＯ４、アンモニア流通下において700〜1000℃で加熱、又は、ＫＧａＯ２をアンモニア流通下において700〜1000℃で加熱した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎから選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含む組成式ＫＭＯ２（Ｍは金属元素）で表される化合物をアンモニア流通下で加熱することを特徴とする窒化物及び酸窒化物の製造法。
【請求項２】
Ｋ２ＺｎＧｅＯ４をアンモニア流通下において700〜1000℃で加熱することを特徴とする窒化物及び酸窒化物の製造法。
【請求項３】
ＫＧａＯ２をアンモニア流通下において700〜1000℃で加熱することを特徴とする窒化物及び酸窒化物の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物及び酸窒化物の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色ＬＥＤに用いられるＧａＮに代表される窒化物及び酸窒化物は、ＬＥＤや光触媒に広く応用されており、応用範囲は多岐にわたっている。また、蛍光体などの光学材料としても用いることができるものと期待されている。
【０００３】
従来の窒化物及び酸窒化物の製造法としては、出発原料として金属粉末やアミドなどを用いる方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２４１１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、出発原料として酸化物や金属粉末を用いる従来の合成方法では、反応性が悪いために色ムラや生成物の窒化の程度の差が生じてしまうという問題があった。反応性を高めるためにアミドのような特殊な前駆体を利用する方法もあるが、このような前駆体は高価であり、また反応性の制御も困難であった。そのため、複雑な組成や複数の成分元素を含む窒化物、酸窒化物において、生成物の組成を制御することは難しかった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、均一で光学特性に優れた窒化物及び酸窒化物を製造できる窒化物及び酸窒化物の製造法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため種々検討した結果、ＫＧａＯ２をアンモニア流通下において加熱することで、ＧａＮが単一相で生成することを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明の窒化物及び酸窒化物の製造法は、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎから選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含む一般式ＫＭＯ２（Ｍは金属元素）で表される化合物をアンモニア流通下で加熱することを特徴とする。
【０００８】
また、Ｋ２ＺｎＧｅＯ４をアンモニア流通下において700〜1000℃で加熱することを特徴とする。
【０００９】
さらに、ＫＧａＯ２をアンモニア流通下において700〜1000℃で加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の窒化物及び酸窒化物の製造法によれば、均一で光学特性に優れた窒化物及び酸窒化物を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の窒化物及び酸窒化物の製造法は、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎから選ばれる少なくとも１種類の金属元素を含む組成式ＫＭＯ２（Ｍは金属元素）で表される化合物をアンモニア流通下で加熱するものである。
【００１２】
ＫＭＯ２は一般に、ＭＯ４四面体の周りにＫが存在する構造を有しており、Ｋと四面体の結合が弱く、700〜1000℃で加熱すると分解する準安定な構造をしている。このＫＭＯ２をアンモニア流通下で焼成することにより、結晶構造からＫが揮発するとともにアンモニア由来のＮが付加し、酸窒化物又は窒化物が生成する。本発明は、前記ＫＭＯ２で表される化合物の分解しやすい性質を利用して、アンモニア流通下で加熱して前記化合物が分解するときにＮを導入することで、均一な窒化を可能とするものである。
【００１３】
ここで、前駆体となるＫＭＯ２は、Ｋ２ＣＯ３とＭＯｘをアセトンなどで湿式混合し、焼成することで得られる。Ｋ２ＣＯ３：ＭＯｘ＝１：２のモル比で混合することで、ＫＭＯ２が得られる。なお、焼成温度は700℃以上とするのが好ましい。
【００１４】
例えば、Ｋ２ＣＯ３、ＺｎＯ、ＧｅＯ２を混合して焼成を行うと、Ｋ２ＺｎＧｅＯ４が単一相で合成され、これをアンモニア流通下において700〜1000℃で加熱すると、Ｋが揮発してＮが付加したＺｎとＧｅの酸窒化物が得られる。引き続き加熱を継続すると、窒化物ＧｅＺｎＮ２が生成し、さらに加熱を行うとＺｎが揮発して窒化物Ｇｅ３Ｎ４が得られる。
【００１５】
或いは、Ｋ２ＣＯ３、Ｇａ２Ｏ３を混合して焼成を行うと、ＫＧａＯ２が単一相で合成され、これをアンモニア流通下において700〜1000℃で加熱すると、Ｋが揮発して窒化物ＧａＮが得られる。
【００１６】
このように、金属元素Ｍの種類を適宜選択することによって、様々な窒化物又は酸窒化物を製造することができる。そして、本発明の方法によれば、均一で光学特性に優れた窒化物及び酸窒化物を容易に製造することができる。
【００１７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。以下、具体例に基づき、より詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
はじめに、前駆体となるＫ２ＺｎＧｅＯ４を合成した。原料にＫ２ＣＯ３、ＺｎＯ、ＧｅＯ２を用いて、これら原料をＫ２ＣＯ３：ＺｎＯ：ＧｅＯ２＝１：１：１のモル比で秤量してアセトンで湿式混合し、800℃で24時間の焼成を行った。得られた試料のＸＲＤパターンは図１の下段に示すとおりであり、Ｋ２ＺｎＧｅＯ４が単一相で合成されたことが確認された。
【００１９】
つぎに、上記で得た前駆体０．５〜１．０ｇを、50ml/分のアンモニア流通下において800℃で加熱した。アンモニア流通下での加熱開始後３時間では、図１の下から２段目に示すとおり組成の変化は見られなかった。
【００２０】
さらに、加熱開始後６時間では組成の変化が見られ、図１の上から２段目に示すように、Ｋが揮発してＮが付加したＺｎとＧｅの酸窒化物、すなわち、Ｚｎ１．７ＧｅＮ１．８ＯとＺｎ１．２３１Ｇｅ０．６８９Ｏ０．７８２Ｎ１．２１８の混合物が生成したことが確認された。
【００２１】
また、加熱開始後３時間ののち、さらに６時間加熱したところ、図１の上段に示すように、ＧｅＺｎＮ２の生成が確認された。
【００２２】
また、加熱開始後１２時間では、図２の下から２段目に示すように、さらにＺｎ分が揮発してα−Ｇｅ３Ｎ４がほぼ単一相で生成したことが確認された。
【００２３】
Ｋ２ＺｎＧｅＯ４は、ＧｅＯ４四面体の周りにＫとＺｎが存在しており、Ｋ、Ｚｎそれぞれと四面体の結合が弱く、高温で分解する準安定な構造をしている。本実施例では、Ｋ２ＺｎＧｅＯ４をアンモニア流通下で焼成することにより、酸窒化物、窒化物の生成が可能であることが確認された。
【実施例２】
【００２４】
はじめに、前駆体となるＫＧａＯ２を合成した。原料にＫ２ＣＯ３、Ｇａ２Ｏ３を用いて、これら原料をＫ２ＣＯ３：Ｇａ２Ｏ３＝１：２のモル比で秤量してアセトンで湿式混合し、800℃で24時間の焼成を行った。得られた試料のＸＲＤパターンは図３の下段に示すとおりであり、ＫＧａＯ２が単一相で合成されたことが確認された。
【００２５】
つぎに、上記で得た前駆体１〜２ｇを、50ml/分のアンモニア流通下において、800℃で１２時間又は２４時間、或いは、900℃で１２時間又は２４時間加熱した。いずれの焼成条件においても、図３に示すようにＧａＮが単一相で生成したことが確認された。
【００２６】
それぞれの焼成条件で得られたＧａＮの紫外可視拡散反射スペクトルを図４に示す。吸収端には不純物等の準位も見られず、均一で光学特性に優れたＧａＮが得られたことが確認された。
【００２７】
ＫＧａＯ２は、ＧａＯ４四面体の周りにＫが存在しており、Ｋと四面体の結合が弱く、高温で分解する準安定な構造をしている。本実施例では、ＫＧａＯ２をアンモニア流通下で焼成することにより、窒化物の生成が可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１で得られた前駆体Ｋ２ＺｎＧｅＯ４及びその焼成により得られた組成物のＸＲＤパターンである。
【図２】実施例１で得られたα−Ｇｅ３Ｎ４のＸＲＤパターンである。
【図３】実施例２で得られた前駆体ＫＧａＯ２及びその焼成により得られたＧａＮのＸＲＤパターンである。
【図４】実施例２で得られたＧａＮの紫外可視拡散反射スペクトルである。
【図１】
2008069035.tif 000002
【図２】
2008069035.tif 000003
【図３】
2008069035.tif 000004
【図４】
2008069035.tif 000005