(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２、及び、０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶からなり、
温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５３≦ｙ≦０．５６
を満たす、単結晶蛍光体。
【請求項２】
温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５４≦ｙ≦０．５５
を満たす、請求項１に記載の単結晶蛍光体。
【請求項３】
温度が２５℃において、ピーク波長が４５０ｎｍである励起光が照射されたときに発する光のピーク波長は、５４４ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の単結晶蛍光体。
【請求項４】
ｐ及びｑは、それぞれ、０．０２≦ｐ≦０．１、及び、０．０００１＜ｑ≦０．００４を満たす、請求項１に記載の単結晶蛍光体。
【請求項５】
ｐ及びｑは、それぞれ、０．０３≦ｐ≦０．１、及び、０．０００１＜ｑ≦０．００４を満たす、請求項４に記載の単結晶蛍光体。
【請求項６】
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４７≦ｘ≦０．４９
０．４９≦ｙ≦０．５２
を満たす、請求項４に記載の単結晶蛍光体。
【請求項７】
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４７≦ｘ≦０．４８
０．５０≦ｙ≦０．５１
を満たす、請求項５に記載の単結晶蛍光体。
【請求項８】
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．６４以上である、請求項４に記載の単結晶蛍光体。
【請求項９】
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．６５以上である、請求項５に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１０】
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．６５以上である、請求項４に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１１】
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．６７以上である、請求項５に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１２】
ｐ及びｑは、それぞれ、０．０３≦ｐ≦０．０６、及び、０．０００１５＜ｑ≦０．００４を満たす、請求項１に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１３】
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．７０以上である、請求項１２に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１４】
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．７４以上である、請求項１３に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１５】
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．７０以上である、請求項１２に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１６】
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．７６以上である、請求項１５に記載の単結晶蛍光体。
【請求項１７】
青色光を発する発光素子と、
前記青色光によって励起され、前記青色光の波長よりも長波長を有する光を発する単結晶蛍光体と
を備え、
前記単結晶蛍光体は、請求項１〜１６のいずれかに記載の単結晶蛍光体である、発光装置。
【請求項１８】
前記発光装置は、３０００Ｋ以上７０００Ｋ以下の範囲の色温度を有する光を発する、請求項１７に記載の発光装置。
【請求項１９】
前記発光素子は、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）である、請求項１７に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶蛍光体及び発光装置に関し、詳細には、色温度５０００Ｋを有する白色光を発する発光装置に好適な単結晶蛍光体、及び、それを利用した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色光を発する発光素子（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）と、青色光によって励起されて黄色光を発する蛍光体とを備えた白色発光装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１は、蛍光体として、（Ｙ１−ｐ−１−ｒＧｄｐＣｅｑＳｍｒ）３（Ａｌ１−ｓＧａｓ）５Ｏ１２（ただし、０≦ｐ≦０．８、０．００３≦ｑ≦０．２、０．０００３≦ｒ≦０．０８、０≦ｓ≦１）で表されるＹＡＧ蛍光体粉末を開示している。特許文献１によれば、Ｙの一部をＧｄで置換することにより発光波長を長波長へシフトさせるとともに、Ｙの一部をＳｍで置換することにより温度特性の改善に成功している。しかしながら、添加元素が多いため組成の制御が難しいだけでなく、高輝度発光装置の需要により、温度特性のさらなる改善が必要とされている。
【０００３】
近年、照らされるべき標識や障害物の見やすさ等の理由により色温度５０００Ｋが白色光の基準となりつつある。このような基準を満たす、色温度５０００Ｋを発する発光装置の需要が高まっており、これに用いる蛍光体として、Ｃｅを添加したイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体粉末が販売されている。しかしながら、この蛍光体粉末は温度特性に乏しいため、この蛍光体粉末及び高出力の励起光を用い、発光装置の高輝度化を図った場合、色温度５０００Ｋの白色光を発することができない場合がある。
【０００４】
高輝度発光装置用の蛍光体として、単結晶蛍光体の利用が期待されている（例えば、非特許文献１を参照）。非特許文献１によれば、単結晶蛍光体を用いた発光装置は、蛍光体粉末を用いたそれとは異なり、発光装置を構成する際に蛍光体粉末を固定するための樹脂やガラスなどを不要とするので、長寿命を可能にするだけでなく、高温に晒されても劣化することはない。非特許文献１は、このような単結晶蛍光体としてＣｅ及びＧｄを添加したイットリウムアルミニウムガーネット（Ｃｅ，Ｇｄ：ＹＡＧ）単結晶蛍光体を開示している。しかしながら、非特許文献１の図６によれば、Ｃｅ，Ｇｄ：ＹＡＧ単結晶蛍光体は、緑色光を発する蛍光体であることから、色温度５０００Ｋあるいは５０００Ｋ近傍を有する白色光を発する発光装置を得るには、赤味成分が不足している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３６８３５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａ．Ｌａｔｙｎｉｎａら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｏｐｏｕｎｄｓ，５３３，２０１３，ｐｐ．８９−９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、色温度５０００Ｋあるいは５０００Ｋ近傍を有する白色光を発する発光装置に好適な単結晶蛍光体及びそれを用いた発光装置を提供することである。本発明の別の課題は、色温度５０００Ｋあるいは５０００Ｋ近傍を有する白色光を発する発光装置に好適であり、かつ、高温においても高輝度発光する単結晶蛍光体及びそれを用いた発光装置を提供することを課題とする。なお、本明細書では、色温度５０００Ｋ及び５０００Ｋ近傍を、簡単のため、色温度５０００Ｋとして扱う。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による単結晶蛍光体は、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２、及び、０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶からなり、これにより上記課題を解決する。
温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５３≦ｙ≦０．５６
を満たしてもよい。
温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５４≦ｙ≦０．５５
を満たしてもよい。
温度が２５℃において、ピーク波長が４５０ｎｍである励起光が照射されたときに発する光のピーク波長は、５４４ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であってもよい。
ｐ及びｑは、それぞれ、０．０２≦ｐ≦０．１、及び、０．０００１＜ｑ≦０．００４を満たしてもよい。
ｐ及びｑは、それぞれ、０．０３≦ｐ≦０．１、及び、０．０００１＜ｑ≦０．００４を満たしてもよい。
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４７≦ｘ≦０．４９
０．４９≦ｙ≦０．５２
を満たしてもよい。
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４７≦ｘ≦０．４８
０．５０≦ｙ≦０．５１
を満たしてもよい。
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．６４以上であってもよい。
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．６５以上であってもよい。
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．６５以上であってもよい。
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．６７以上であってもよい。
ｐ及びｑは、それぞれ、０．０３≦ｐ≦０．０６、及び、０．０００１５＜ｑ≦０．００４を満たしてもよい。
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．７０以上であってもよい。
温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．７４以上であってもよい。
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．７０以上であってもよい。
温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．７６以上であってもよい。
本発明による発光装置は、青色光を発する発光素子と、前記青色光によって励起され、前記青色光の波長よりも長波長を有する光を発する単結晶蛍光体とを備え、前記単結晶蛍光体は、上述の単結晶蛍光体であり、これにより上記課題を解決する。
前記発光装置は、３０００Ｋ以上７０００Ｋ以下の範囲の色温度を有する光を発してもよい。
前記発光素子は、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の単結晶蛍光体は、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２、及び、０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する。Ｇｄ及びＣｅの含有量を上記範囲に制御することにより、本発明の単結晶蛍光体の発光色の赤味成分を増大させることができる。このような本発明の単結晶蛍光体は、色温度５０００Ｋの白色光を発する発光装置に好適である。また、本発明の単結晶蛍光体の組成を特定の範囲に制御することにより、高温に晒されても、赤味成分が増大した高輝度発光を可能にする。
【００１０】
本発明の発光装置は、青色を発する発光素子と、上述の単結晶蛍光体とを備える。本発明の単結晶蛍光体の発光色の赤味成分は増大しているので、本発明の発光装置は色温度５０００Ｋの白色光を発することができる。また、本発明の発光装置はバインダー等の樹脂を用いる必要がないので、長期間、高効率・高輝度発光させることができる。さらに、回路が単純化されるので、製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である単結晶蛍光体の製造方法の一例を示す工程図
【図２】本発明の第１の実施形態である発光装置１の模式図であり、発光装置１の断面図（ａ）、並びに発光装置１を構成する発光素子１０及びその周辺部の断面図（ｂ）
【図３】本発明の第２の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図（ｂ）及び発光装置を構成する発光素子の平面図（ｃ）
【図４】本発明の第３の実施形態である発光装置の断面図
【図５】本発明の第４の実施形態である発光装置の断面図
【図６】本発明の第５の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、及び発光装置を構成する発光素子の断面図（ｂ）
【図７】実施例１によるＧＧ３、実施例２によるＧＧ５及び実施例３によるＧＧ６の外観を示す写真
【図８】実施例３によるＧＧ６の発光スペクトルを示す図
【図９】実施例１〜５によるＧＧ３、ＧＧ５、ＧＧ６、ＧＧ７及びＧＧ８、ならびに、比較例７及び８によるＬＰ−６９７２及びＬＰ−６９７７の内部量子効率の温度依存性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
＜単結晶蛍光体＞
まず、本発明の実施形態である単結晶蛍光体について説明する。
【００１３】
本発明の単結晶蛍光体は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）単結晶を母体結晶とし、これにＧｄとＣｅとを固溶させたＹＡＧ系蛍光体である。詳細には、本発明の単結晶蛍光体は、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２及び０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶からなる。組成式中のＣｅは、Ｙと置換し、発光中心として機能する付活剤である。組成式中のＧｄは、Ｙと置換するが、発光中心としては寄与しない元素である。
【００１４】
組成式において、Ｙサイト、Ａｌサイト、及び、Ｏサイトのモル比は、それぞれ、３、５及び１２であるが、本発明の単結晶蛍光体は、製造時に生じる化学量論組成からわずかにずれた組成も含み得る。例えば、Ｏサイトは、単結晶蛍光体の製造時に、酸素欠損が生じる場合がある。また、添加元素の影響により、Ｙサイト（またはＡｌサイト）の原子が過剰になり、Ａｌサイト（またはＹサイト）の原子が不足する場合もあり得る。しかしながら、このようにわずかにずれた組成であっても、ＹＡＧと同一のガーネット型構造を有していれば、単結晶蛍光体の発光特性等に影響がないため、本発明の範囲内とみなせる。
【００１５】
ｐは、Ｇｄの濃度（固溶量）を示しており、０．０１≦ｐ≦０．２の範囲にすることにより、発光色の赤味成分を増大させることができる。ｐが０．０１未満の場合、発光色の赤味成分が不足する。ｐが０．２を超えると、結晶製造時に結晶にクラックやボイド等が生じ、良質な単結晶が得られない場合がある。
【００１６】
ｑは、Ｃｅの濃度（固溶量）を示しており、０＜ｑ≦０．００５の範囲にすることにより、励起光を効率よく吸収し、高い発光強度を達成する。ｑが０．００５を超えると、濃度消光により十分な発光強度が得られない場合がある。
【００１７】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体は、好ましくは、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５３≦ｙ≦０．５６
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、色温度５０００Ｋの白色光を発する発光装置を提供できる。
【００１８】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体の発する光は、より好ましくは、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５４≦ｙ≦０．５５
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、色温度５０００Ｋの白色光を高効率で発する発光装置を提供できる。
【００１９】
本発明の単結晶蛍光体は、温度が２５℃において、ピーク波長が４５０ｎｍである励起光が照射された際に、５４４ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する光を発することができる。
【００２０】
上記組成式において、ｐ及びｑは、それぞれ、好ましくは、０．０２≦ｐ≦０．１、及び、０．０００１＜ｑ≦０．００４を満たす。これにより、本発明の単結晶蛍光体は温度特性に優れるので、高温に晒されても、赤味成分が増大した発光を可能にする。より好ましくは、上記組成式において、ｐ及びｑは、それぞれ、好ましくは、０．０３≦ｐ≦０．１、及び、０．０００１＜ｑ≦０．００４を満たす。これにより、本発明の単結晶蛍光体は温度特性にさらに優れるので、高温に晒されても、赤味成分が増大した高輝度発光を可能にする。
【００２１】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体の発する光は、好ましくは、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４７≦ｘ≦０．４９
０．４９≦ｙ≦０．５２
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、３００℃の高温下でも色温度５０００Ｋの白色光を発する発光装置を提供できる。
【００２２】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体の発する光は、より好ましくは、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４７≦ｘ≦０．４８
０．５０≦ｙ≦０．５１
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、３００℃の高温下でも色温度５０００Ｋの白色光を発する発光装置を確実に提供できる。
【００２３】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体は、０．６４以上の内部量子効率を有する。
【００２４】
組成の調整により、ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体は、０．６５以上の内部量子効率を有する。
【００２５】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．６５以上である。
【００２６】
組成の調整により、ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．６７以上である。
【００２７】
このように本発明の単結晶蛍光体は、３００℃の高温下でも高い内部量子効率を維持しており、温度変化に対する変動が少なく温度特性に優れるので、レーザプロジェクタや、ＬＥＤを光源とするヘッドライト、ＬＤを光源とするレーザヘッドライト等の高輝度発光を要する発光装置に好適である。また、本発明の単結晶蛍光体を用いて発光装置を構成すれば、樹脂を不要とするので、高い量子効率を有し、長寿命、高信頼性の発光装置を提供できる。
【００２８】
上記組成式において、ｐ及びｑは、それぞれ、さらに好ましくは、０．０３≦ｐ≦０．０６、及び、０．０００１５＜ｑ≦０．００４を満たす。これにより、本発明の単結晶蛍光体が高温に晒されても、赤味成分が増大した高輝度発光を確実にする。
【００２９】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体は、０．７０以上の内部量子効率を有する。
【００３０】
組成の調整により、ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、本発明の単結晶蛍光体は、０．７４以上の内部量子効率を有する。
【００３１】
ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．７０以上である。
【００３２】
組成の調整により、ｐ及びｑが上記範囲を満たす本発明の単結晶蛍光体に、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、０．７６以上である。
【００３３】
このように本発明の単結晶蛍光体は、３００℃の高温下でも高い内部量子効率を維持しており、温度変化に対する変動が少ないので、レーザプロジェクタ、ヘッドライト、レーザヘッドライト等の色温度５０００Ｋの高輝度白色光を要する発光装置に極めて好適である。
【００３４】
＜単結晶蛍光体の製造方法＞
次に、本発明の実施形態である単結晶蛍光体の製造方法について説明する。以下では、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により単結晶を製造する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態である単結晶蛍光体の製造方法の一例を示す工程図である。
【００３６】
図１には、単結晶蛍光体の製造に用いられる結晶引上げ炉２０が示されている。結晶引上げ炉２０は、イリジウム製ルツボ２１と、ルツボ２１を収容するセラミック製の筒状容器２２と、筒状容器２２の周囲に巻回される高周波コイル２３とを主として備えている。高周波コイル２３は、ルツボ２１に誘導電流を生じさせ、ルツボ２１を加熱する。
【００３７】
結晶引上げ炉２０を用いて、ＣＺ法により、上述した単結晶蛍光体となる単結晶２を育成する。まず、育成すべき単結晶組成に基づく配合率で、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｇｄ２Ｏ３粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末及びＣｅＯ２粉末を乾式混合してから、粉末原料を調整する。配合率は、上述した組成式における各金属元素の組成範囲を満たすように調整される。
【００３８】
次に、上記粉末原料をルツボ２１に充填する。高周波コイル２３に高周波電流を印加して、ルツボ２１を加熱し、ルツボ２１内の粉末原料を室温から、粉末原料を溶解可能な温度まで加熱する。これにより、粉末原料が溶解され、溶液２４が得られる。
【００３９】
次に、棒状の結晶引き上げ軸として用いる種結晶２５を用意する。種結晶２５としては、例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）などのガーネット型単結晶を用いることができる。
【００４０】
種結晶２５の先端を溶液２４に接触させた後、種結晶２５を所定の回転数で回転させながら、所定の引上げ速度で引き上げる。種結晶２５の回転数は、好ましくは３〜５０ｒｐｍとし、より好ましくは３〜１５ｒｐｍとする。種結晶２５の引き上げ速度は、好ましくは０．１〜１０ｍｍ／ｈとし、より好ましくは０．５〜３ｍｍ／ｈとする。種結晶２５の引上げは、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、不活性ガスとしては、Ａｒ、窒素などを用いることができる。酸素をわずかに混合してもよい。種結晶２５を不活性ガス雰囲気下にするためには、密閉ハウジング中に不活性ガスを所定の流量で導入しながら排出すればよい。
【００４１】
上記条件で、種結晶２５を引き上げることにより、種結晶２５の先端にバルク状の育成結晶２６を得ることができる。育成結晶２６は、上述した組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．３及び０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶である。得られた育成結晶２６を所望の大きさに切り出すことにより、後述する発光装置に用いる単結晶蛍光体を得ることができる。
【００４２】
以上の工程により、本発明の実施形態である単結晶蛍光体２である育成結晶２６を容易に製造することができるとともに、育成結晶２６の大型化も容易に実現できる。
【００４３】
なお、本発明の単結晶蛍光体は、図１を参照して説明したＣＺ法に限らず、Ｅｄｇｅ  Ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ  Ｆｅｄ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｍｅｔｈｏｄ（ＥＦＧ法）、ブリッジマン法、フローティングゾーン法（ＦＺ法）、ベルヌーイ法等の液相成長法によって得ることができる。
【００４４】
＜発光装置＞
次に、本発明の第１の実施形態である発光装置について説明する。
【００４５】
図２は、本発明の第１の実施形態である発光装置１の模式図であり、発光装置１の断面図（ａ）並びに発光装置１を構成する発光素子１０及びその周辺部の断面図（ｂ）である。
【００４６】
本発明の発光装置１は、少なくとも、青色光を発する青色発光素子（ＬＥＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）の発光素子１０と、その青色光によって励起され、青色光の波長よりも長波長を有する光を発する単結晶蛍光体２とを備える。なお、以降の説明では、簡単のためＬＥＤを搭載した発光装置について説明するが、本発明は、ＬＥＤに代えてＬＤを光源に用いてもよい。
【００４７】
図２（ａ）に示すように、発光装置１は、セラミック基板３と、セラミック基板３上に配置された青色発光素子（ＬＥＤ）１０と、セラミック基板上で、青色発光素子１０の周囲に壁状に設けられた本体４とを備えて概略構成されている。
【００４８】
セラミック基板３は、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックからなる板状部材である。表面に、タングステン等の金属からなる配線部３１、３２がパターン形成されている。
【００４９】
本体４は、セラミック基板３上に形成された白色の樹脂からなる部材であり、その中央部に開口部４Ａが形成されている。開口部４Ａは、セラミック基板３側から外部に向かって徐々に開口幅が大きくなるテーパ状に形成されている。開口部４Ａの内面は、青色発光素子１０からの光を外部に向かって反射する反射面４０とされている。
【００５０】
図２（ｂ）に示すように、青色発光素子１０は、そのｎ側電極１５Ａ及びｐ側電極１５Ｂがセラミック基板３の配線部３１、３２にバンプ１６によってセラミック基板３に実装され、電気的に接続されている。
【００５１】
＜青色発光素子＞
青色発光素子１０には、３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有する青色光を発光させることが可能なフリップチップ型素子が用いられている。材料としては、ＧａＮ系半導体化合物を用いることができる。
【００５２】
図２（ｂ）に示すように、青色発光素子１０は、サファイア等からなる素子基板１１の第１の主面１１ａに、ｎ型ＧａＮ層１２、発光層１３及びｐ型ＧａＮ層１４がこの順に形成されている。ｎ型ＧａＮ層１２の露出部分にはｎ側電極１５Ａが、ｐ型ＧａＮ層１４の表面にはｐ側電極１５Ｂが、それぞれ形成されている。
【００５３】
発光層１３は、ｎ型ＧａＮ層１２及びｐ型ＧａＮ層１４からキャリアが注入されることにより、青色光を発する。この青色光は、ｎ型ＧａＮ層１２及び素子基板１１を透過して、素子基板１１の第２の主面１１ｂから出射される。すなわち、素子基板１１の第２の主面１１ｂは発光素子１０の光出射面である。なお、光出射面は、青色発光素子の面であって、素子の内部から外部に光出射される面である。特に、出射される光の量が多い面である。
【００５４】
本発明の実施形態である単結晶蛍光体２は、青色発光素子１０の光出射面である素子基板１１の第２の主面１１ｂに接して、第２の主面１１ｂの全体を覆うように、配置されている。
【００５５】
本発明の実施形態である単結晶蛍光体２は、単一の単結晶からなる平板状なので、素子基板１１に対向する第１の面２ａを、素子基板１１の第２の主面１１ｂとの間にエポキシ樹脂を介在させることなく、素子基板１１に直接接触させて固定することができる。なお、単結晶蛍光体２の固定方法としては、金属片を用いて固定する方法等がある。ここで、単一の単結晶とは、第２の主面１１ｂと同等もしくはそれ以上の大きさを有し、実質的に全体が一つの単結晶とみなせるものをいう。
【００５６】
第１の面２ａを、素子基板１１の第２の主面１１ｂとの間にエポキシ樹脂等の樹脂やガラスを介在させることなく、素子基板１１に直接接触させて固定することにより、青色発光素子１０からの樹脂の劣化による光の損失を少なくして単結晶蛍光体２に入射させることができ、単結晶蛍光体２の発光効率を向上させることができる。また、エポキシ樹脂は、光の照射により温度が上がり、毒性のガスが発生する恐れがあり、エポキシ樹脂を用いないことにより、安全性に優れた発光装置が提供され得る。また、樹脂やガラスは熱伝導率が極めて低く、熱をため込む性質があるため、樹脂やガラスを用いないことにより、全体として熱伝導率が向上し、発光装置全体の温度上昇が抑制される。また、本発明の単結晶蛍光体を用いることにより、発光装置からの熱の取出しが容易となり、発光装置の寿命を向上させることができる。
【００５７】
＜発光装置の発光機構＞
図２（ａ）に示す本発明の第１の実施形態である発光装置１において、青色発光素子１０に通電すると、配線部３１、ｎ側電極１５Ａ及びｎ型ＧａＮ層１２を介して電子が発光層１３に注入され、また配線部３２、ｐ側電極１５Ｂ及びｐ型ＧａＮ層１４を介して正孔が発光層１３に注入されて、発光層１３が青色光を発する。発光層１３の青色光は、ｎ型ＧａＮ層１２及び素子基板１１を透過して素子基板１１の第２の主面１１ｂから出射され、単結晶蛍光体２の第１の面２ａに入射する。
【００５８】
第１の面２ａから入射した青色光は、励起光として単結晶蛍光体２を励起する。単結晶蛍光体２は、青色発光素子１０からの青色光の一部を吸収し、吸収した青色光を例えば５４４ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有し、従来よりも赤味成分が増大した光（黄色光）に波長変換する。単結晶蛍光体２に入射した青色光のうちの残りの一部は、単結晶蛍光体２に吸収されずに、単結晶蛍光体２の第２の面２ｂから出射される。青色と黄色とは補色関係にあるので、発光装置１は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。
【００５９】
本発明の第１の実施形態である発光装置１は、単一の単結晶からなる平板状の単結晶蛍光体を用い、粒状の蛍光体を保持するエポキシ樹脂等の結合剤（バインダー）を用いない構成なので、結合剤の劣化、特に、高出力の励起光の照射による劣化を抑制でき、発光効率の低下を抑制することができる。また、粒状の多数の蛍光体を結合した場合に比較して、単一の単結晶からなる平板状の単結晶蛍光体２は表面積を小さくでき、外部環境の影響による特性劣化を抑制できる。さらに、単一の単結晶からなる平板状の単結晶蛍光体２を用いる構成なので、単結晶蛍光体２の量子効率を高めて、発光装置の発光効率を高めることができる。
【００６０】
本発明の発光装置１は、上述した本発明の単結晶蛍光体２を用いることにより、３０００Ｋ以上７０００Ｋ以下の範囲の色温度を有する光を発することができる。組成を調整した本発明の単結晶蛍光体を用いれば、４８００Ｋ以上５２００Ｋ以下の範囲の色温度を有する光を発する発光装置を提供することができる。また、単結晶蛍光体２は、高温下においても、良好な発光特性を維持するので、レーザプロジェクタ、レーザヘッドライト、ヘッドライト等の高輝度発光を要する発光装置を提供することができる。
【００６１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６２】
図３は、本発明の第２の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図（ｂ）及び発光装置を構成する発光素子の平面図（ｃ）である。
【００６３】
（ａ）は、本実施形態に係る発光装置１Ａの断面図、（ｂ）は、発光装置１Ａを構成する青色発光素子１０Ａ及びその周辺部の断面図、（ｃ）は、青色発光素子１０Ａの平面図である。
【００６４】
本発明の第２の実施形態である発光装置１Ａは、青色発光素子が発する青色光を単一の単結晶からなる単結晶蛍光体に入射して波長変換する構成は本発明の第１の実施形態である発光装置１と共通するが、青色発光素子の構成及び青色発光素子に対する単結晶蛍光体の配置位置が第１の実施形態とは異なっている。以下、第１の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ａの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、発光装置１Ａは、青色発光素子１０Ａの素子基板１１がセラミック基板３側を向くように配置されている。また、青色発光素子１０Ａの開口部４Ａ側に、単一の単結晶からなる単結晶蛍光体１２１が接合されている。また、単結晶蛍光体１２１としては、本発明の実施形態において記載した組成と同一のものを用いることができる。
【００６６】
図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、青色発光素子１０Ａは、素子基板１１、ｎ型ＧａＮ層１２、発光層１３、ｐ型ＧａＮ層１４を有し、さらにｐ型ＧａＮ層１４の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）からなる透明電極１４０を有している。透明電極１４０の上にはｐ側電極１５Ｂが形成されている。透明電極１４０は、ｐ側電極１５Ｂから注入されたキャリアを拡散してｐ型ＧａＮ層１４に注入する。
【００６７】
単結晶蛍光体１２１は、図３（ｃ）に示すように、ｐ側電極１５Ｂ及びｎ型ＧａＮ層１２上に形成されたｎ側電極１５Ａに対応する部分に切り欠きを有する略四角形状に形成されている。単結晶蛍光体１２１の組成は、本発明の実施形態における単結晶蛍光体の組成と同様である。
【００６８】
図３（ａ）に示すように、青色発光素子１０Ａのｎ側電極１５Ａは、ボンディングワイヤ３１１によってセラミック基板３の配線部３１に接続されている。また、青色発光素子１０Ａのｐ側電極１５Ｂは、ボンディングワイヤ３２１によってセラミック基板３の配線部３２に接続されている。
【００６９】
以上のように構成された青色発光素子１０Ａに通電すると、配線部３１、ｎ側電極１５Ａ及びｎ型ＧａＮ層１２を介して電子が発光層１３に注入され、また配線部３２、ｐ側電極１５Ｂ、透明電極１４０及びｐ型ＧａＮ層１４を介して正孔が発光層１３に注入されて、発光層１３が青色光を発する。
【００７０】
発光層１３の青色光は、ｐ型ＧａＮ層１４及び透明電極１４０を透過して透明電極１４０の表面１４０ｂから出射される。すなわち、透明電極１４０の表面１４０ｂは青色発光素子１０Ａの光出射面である。透明電極１４０の表面１４０ｂから出射された光は、単結晶蛍光体１２１の第１の面１２１ａに入射する。
【００７１】
第１の面１２１ａから単結晶蛍光体１２１に入射した青色光は、励起光として単結晶蛍光体１２１を励起する。単結晶蛍光体１２１は、青色発光素子１０Ａからの青色光の一部を吸収し、吸収した光を主として黄色光に波長変換する。より詳細には、単結晶蛍光体１２１は、青色発光素子１０Ａからの３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する青色光で励起されて、５４４ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有し、赤味成分が増大した光（黄色光）に波長変換する。単結晶蛍光体１２１に入射した青色光のうちの残りの一部は、単結晶蛍光体１２１に吸収されずに、単結晶蛍光体１２１の第２の面１２１ｂから出射される。青色と黄色とは補色関係にあるので、発光装置１は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【００７２】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７３】
図４は、本発明の第３の実施形態である発光装置の断面図である。
【００７４】
本発明の第３の実施形態である発光装置１Ｂは、青色発光素子が発する青色光を単一の単結晶からなる単結晶蛍光体に入射して波長変換する構成は第１の実施形態に係る発光装置１と共通するが、単結晶蛍光体の配置位置が第１の実施形態とは異なっている。以下、第１又は第２の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ｂの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
【００７５】
図４に示すように、発光装置１Ｂは、セラミック基板３上に、第１の実施形態と同様の構成を有する青色発光素子１０を備えている。青色発光素子１０は、本体４の開口部４Ａ側に位置する素子基板１１（図２（ｂ）参照）の第２の主面１１ｂから本体４の開口部４Ａ側に向かって青色光を出射する。
【００７６】
本体４には、その開口部４Ａを覆うように、単結晶蛍光体１２２が接合されている。単結晶蛍光体１２２は平板状に形成され、本体４の上面４ｂに結合されている。単結晶蛍光体１２２としては、本発明の実施形態において記載した各組成のものを用いることができる。また、単結晶蛍光体１２２は、青色発光素子１０よりも大きく、全体が実質的に一つの単結晶である。
【００７７】
以上のように構成された発光装置１Ｂに通電すると、青色発光素子１０が発光し、第２の主面１１ｂから単結晶蛍光体１２２に向かって青色光を出射する。単結晶蛍光体１２２は、青色発光素子１０の出射面に面した第１の面１２２ａから青色発光素子１０の青色光を入射する。入射された青色光の一部は、単結晶蛍光体１２２に吸収されて波長変換され、黄色光として第２の面１２２ｂから外部に放射される。単結晶蛍光体１２２に入射された青色光のうちの残りの一部は、単結晶蛍光体１２２に吸収されずに、第２の面１２２ｂから外部に出射される。青色と黄色とは補色関係にあるので、発光装置１Ｂは、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。
【００７８】
本実施形態によっても、第１の実施形態について説明したのと同様の作用及び効果が得られる。また、青色発光素子１０と単結晶蛍光体１２２とが離間しているので、青色発光素子１０の出射面に単結晶蛍光体を接合する場合に比較して大型の単結晶蛍光体１２２を用いることができ、発光装置１Ｂの組み付けの容易性が高まる。
【００７９】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００８０】
図５は、本発明の第４の実施形態である発光装置の断面図である。
【００８１】
図５に示すように、本発明の第４の実施形態である発光装置１Ｃは、青色発光素子と、青色発光素子が実装される基板及び単結晶蛍光体との位置関係が第３の実施形態とは異なっている。以下、第１、第２又は第３の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ｃの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
【００８２】
本発明の第４の実施形態である発光装置１Ｃは、白色の樹脂からなる本体５と、本体５に形成されたスリット状の保持部５１に保持された透明基板６と、本体５の開口部５Ａを覆うように配置された単一の単結晶からなる単結晶蛍光体１２２と、透明基板６の単結晶蛍光体１２２側の面とは反対側の面に実装された青色発光素子１０Ａと、青色発光素子１０Ａに通電するための配線部６１，６２とを備えて構成されている。単結晶蛍光体１２２の組成は、本発明の実施形態に係る単結晶蛍光体と同様である。
【００８３】
本体５は、その中心部に曲面上の凹部が形成され、この凹部の表面は、青色発光素子１０Ａが発する青色光を単結晶蛍光体１２２側に反射する反射面５０とされている。透明基板６は、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂、ＰＥＴ等透光性をもつ樹脂、又はガラス状物質、サファイア、セラミックス、石英、ＡｌＮ等単結晶若しくは多結晶からなる透光性をもつ部材からなり、青色発光素子１０Ａの青色光を透過させる透光性及び絶縁性を有している。
【００８４】
また、透明基板６には、配線部６１，６２の一部が接合されている。青色発光素子１０Ａのｎ側電極及びｐ側電極と配線部６１，６２の一端部との間は、ボンディングワイヤ６１１，６２１により電気的に接続されている。
【００８５】
以上のように構成された発光装置１Ｃに通電すると、青色発光素子１０Ａが発光し、青色光の一部は透明基板６を透過して単結晶蛍光体１２２の第１の面１２２ａに入射する。また、青色光の他の一部は本体５の反射面５０で反射して透明基板６を透過し、単結晶蛍光体１２２の第１の面１２２ａに入射する。
【００８６】
単結晶蛍光体１２２に入射した青色光の一部は、単結晶蛍光体１２２に吸収されて波長変換され、黄色光として第２の面１２２ｂから外部に放射される。単結晶蛍光体１２２に入射された青色光のうちの残りの一部は、単結晶蛍光体１２２に吸収されずに、第２の面１２２ｂから外部に出射される。青色と黄色とは補色関係にあるので、発光装置１Ｃは、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。
【００８７】
本実施形態によっても、第３の実施形態の効果と同様の効果がある。また、青色発光素子１０Ａから単結晶蛍光体１２２側とは反対側に出射した光が反射面５０で反射して透明基板６を透過し、単結晶蛍光体１２２に入射するので、発光装置１Ｃの光取り出し効率が高くなる。
【００８８】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００８９】
図６は、本発明の第５の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、発光装置を構成する発光素子の断面図（ｂ）である。
【００９０】
図６（ａ）に示すように、本発明の第５の実施形態である発光装置１Ｄでは、青色発光素子の構成及びその配置が第３の実施形態とは異なっている。以下、第１、第２又は第３の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ｄの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
【００９１】
発光装置１Ｄには、セラミック基板３に設けられた配線部３２上に、青色発光素子７が配置されている。青色発光素子７は、図６（ｂ）に示すように、Ｇａ２Ｏ３基板７０、バッファ層７１、Ｓｉドープのｎ＋−ＧａＮ層７２、Ｓｉドープのｎ−ＡｌＧａＮ層７３、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）層７４、Ｍｇドープのｐ−ＡｌＧａＮ層７５、Ｍｇドープのｐ＋−ＧａＮ層７６、ｐ電極７７をこの順に積層して形成されている。また、Ｇａ２Ｏ３基板７０のバッファ層７１と反対側の面には、ｎ電極７８が設けられている。
【００９２】
Ｇａ２Ｏ３基板７０は、ｎ型の導電性を示すβ−Ｇａ２Ｏ３からなる。ＭＱＷ層７４は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸構造を有する発光層である。ｐ電極７７は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極であり、配線部３２と電気的に接続されている。ｎ電極７８は、ボンディングワイヤ３２１によってセラミック基板３の配線部３１に接続されている。なお、素子基板としては、β−Ｇａ２Ｏ３に替えて、ＳｉＣを用いてもよい。
【００９３】
以上のように構成された青色発光素子７に通電すると、ｎ電極７８、Ｇａ２Ｏ３基板７０、バッファ層７１、ｎ＋−ＧａＮ層７２及びｎ−ＡｌＧａＮ層７３を介して電子がＭＱＷ層７４に注入され、また、ｐ電極７７、ｐ＋−ＧａＮ層７６、ｐ−ＡｌＧａＮ層７５を介して正孔がＭＱＷ層７４に注入されて、青色光を発する。この青色光は、Ｇａ２Ｏ３基板７０等を透過して青色発光素子７の光出射面７ａから出射され、単結晶蛍光体１２２の第１の面１２２ａに入射する。
【００９４】
単結晶蛍光体１２２に入射した青色光の一部は、単結晶蛍光体１２２に吸収されて波長変換され、黄色光として第２の面１２２ｂから外部に放射される。単結晶蛍光体１２２に入射された青色光のうちの残りの一部は、単結晶蛍光体１２２に吸収されずに、第２の面１２２ｂから外部に出射される。青色と黄色とは補色関係にあるので、発光装置１Ｄは、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。
【００９５】
本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【００９６】
本発明の第１〜第５の実施形態では、青色発光素子１０、１０Ａ、７からの発光が単結晶蛍光体２、１２１、１２２に入射されるように、青色発光素子に対して単結晶蛍光体が配置されている構成なので、青色発光素子１０、１０Ａ、７からの発光により、効率よく、単結晶蛍光体２、１２１、１２２を励起させ、高輝度発光させることができる。
【００９７】
単結晶蛍光体２、１２１、１２２は、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２、及び、０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶からなり、青色光により励起され、赤色成分が増大した黄色光を発する。単結晶蛍光体２、１２１、１２２による黄色光は、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５３≦ｙ≦０．５６
を満たしており、赤味成分が増大しているので、本発明の発光装置は、青色発光素子の青色光と混合された際に、３０００Ｋ以上７０００Ｋ以下、好ましくは、４８００Ｋ以上５２００Ｋ以下の色温度を有する白色光を発することができる。さらに、本発明の単結晶蛍光体２、１２１、１２２は、３００℃の高温下においても、赤味成分が低減することなく、高輝度発光するので、レーザプロジェクタ、レーザヘッドライト、ヘッドライト等の高輝度発光を要する発光装置を提供することができる。
【００９８】
なお、発光装置の形状は上記形状に限定されるものではない。また、一つの発光装置が複数の青色発光素子を有する構成としてもよい。効率は多少劣ることになるが、単結晶蛍光体を構成する単結晶を粉砕することで得られる粉末状の蛍光体としてこれらをバインダーやガラスなどで封じ込める構成としてもよい。セラミックスの合成手法を用いて得られた蛍光体粉末よりも、単結晶を粉砕して得られる蛍光体粉末の方が発光効率、量子効率、温度特性、いずれにおいても優っているためである。これにより、少なくとも蛍光体の特性改善はなされ得る。
【００９９】
本発明の実施形態である単結晶蛍光体、その製造方法及び発光装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【０１００】
［実施例１：ＧＧ３］
実施例１では、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０３０２、及び、０．００２４である）で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。単結晶蛍光体用の育成結晶は、図１を参照して説明したＣＺ法により育成された。
【０１０１】
まず、純度９９．９９％の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）原料粉末と、純度９９．９９％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）原料粉末と、純度９９．９９％の酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）原料粉末と、純度９９．９９％の酸化セリウム（ＣｅＯ２）原料粉末とを準備した。
【０１０２】
次に、式：（Ｙ０．９４Ｇｄ０．０４Ｃｅ０．０２）３Ａｌ５Ｏ１２で表される組成を満たすべく、上記各原料粉末を乾式混合して混合粉末を得た。上記混合粉末（粉末原料）をＩｒるつぼに充填した。るつぼの形状は円筒形であり、直径は約５０ｍｍ、高さは約５０ｍｍであった。
【０１０３】
次に、粉末原料を室温から約１９５０℃まで加熱して溶解させて溶液を得た。この溶液に、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）からなる３ｍｍ×３ｍｍ×７０ｍｍの角棒状の種結晶の先端を接触させ、種結晶を１０ｒｐｍの回転数で回転させながら、種結晶を１時間当たり１ｍｍの速度で引き上げ、バルク状の単結晶を育成した。この結晶の育成はＮ２ガス雰囲気下で行い、Ｎ２ガスの流量は１．０（ｌ／ｍｉｎ）とした。こうして直径約２．５ｃｍ、長さ約１２ｃｍの透明な単結晶を得た。得られた単結晶の外観を観察した。結果を図７（Ａ）に示す。次に、こうして得られた単結晶についてＸ線回折を行ったところ、ガーネット型単結晶が単相で得られていることが確認された。
【０１０４】
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）による化学分析を行い、単結晶の組成（Ｙ、Ａｌ、Ｇｄ及びＣｅの原子数比）を確認した。この結果、式：（Ｙ０．９６７３Ｇｄ０．０３０２Ｃｅ０．００２４）３．１４４Ａｌ４．８５６Ｏ１２で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
【０１０５】
単結晶を１０ｍｍ角、厚さ０．３ｍｍの角板に切り出し、両面を鏡面研磨した。この試料（ＧＧ３）を用いて、発光特性を評価し、単結晶が蛍光体であることを調べた。励起光のピーク波長が４４０ｎｍ、４５０ｎｍ及び４６０ｎｍであるときの、室温（２５℃）、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃及び３００℃における、ＧＧ３の発光スペクトルを測定した。ＣＩＥ１９３１等色関数を用いて、発光スペクトルからＣＩＥ色度座標を求めた。
【０１０６】
積分半球ユニットを備えた量子効率測定システムを用いて、ＧＧ３の内部量子効率を測定した。詳細には、積分半球ユニット内に設置した標準試料として硫酸バリウム粉末に励起光を照射し、励起光スペクトルを測定した。積分半球ユニット内の硫酸バリウム上に切り出したＧＧ３を設置し、励起光を照射し、励起反射光スペクトル及び蛍光発光スペクトルを測定した。積分半球ユニット内で拡散反射させた励起光を硫酸バリウム上に設置したＧＧ３に照射し、再励起蛍光発光スペクトルを測定した。
【０１０７】
蛍光発光スペクトルから求められる光量子数と、再励起蛍光発光スペクトルから求められる光量子数との差を、励起光スペクトルから求められる光量子数と励起反射光スペクトルから求められる光量子数との差で除すことにより、内部量子効率を求めた。なお、励起光のピーク波長が４４０ｎｍ、４５０ｎｍ及び４６０ｎｍであるときの、室温（２５℃）、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃及び３００℃における、各内部量子効率を求めた。これらの結果を、表２、表３、表５及び図９に示す。
【０１０８】
［実施例２：ＧＧ５］
実施例１では、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０５９４、及び、０．００１７である）で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式：（Ｙ０．９Ｇｄ０．０８Ｃｅ０．０２）３Ａｌ５Ｏ１２で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例１と同様の手順であった。
【０１０９】
得られた単結晶の外観を観察した。結果を図７（Ｂ）に示す。次に、こうして得られた単結晶についてＸ線回折を行ったところ、ガーネット型単結晶が単相で得られていることが確認された。ＩＣＰの結果、式：（Ｙ０．９３８９Ｇｄ０．０５９４Ｃｅ０．００１７）３．０９６Ａｌ４．９０４Ｏ１２で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
【０１１０】
実施例１と同様に、単結晶を角板に切り出し、両面を鏡面研磨した。実施例１と同様に、この試料（ＧＧ５）を用いて、発光スペクトル、ＣＩＥ色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を、図９、表２、表３及び表５に示す。
【０１１１】
［実施例３：ＧＧ６］
実施例１では、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０７３９、及び、０．００１８である）で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式：（Ｙ０．８８Ｇｄ０．１Ｃｅ０．０２）３Ａｌ５Ｏ１２で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例１と同様の手順であった。
【０１１２】
得られた単結晶の外観を観察した。結果を図７（Ｃ）に示す。次に、こうして得られた単結晶についてＸ線回折を行ったところ、ガーネット型単結晶が単相で得られていることが確認された。ＩＣＰの結果、式：（Ｙ０．９２４３Ｇｄ０．０７３９Ｃｅ０．００１８）３．０８５Ａｌ４．９１５Ｏ１２で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
【０１１３】
実施例１と同様に、単結晶を角板に切り出し、両面を鏡面研磨した。実施例１と同様に、この試料（ＧＧ６）を用いて、発光スペクトル、ＣＩＥ色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を図８、図９、表２、表３及び表５に示す。
【０１１４】
［実施例４：ＧＧ７］
実施例１では、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．１４１、及び、０．０００５８である）で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式：（Ｙ０．８１５Ｇｄ０．１８Ｃｅ０．００５）３Ａｌ５Ｏ１２で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例１と同様の手順であった。
【０１１５】
得られた単結晶は黄色がかった透明であった。Ｘ線回折測定により、ガーネット型単結晶が単相で得られていることを確認した。ＩＣＰの結果、式：（Ｙ０．８５８４２Ｇｄ０．１４１Ｃｅ０．０００５８）３Ａｌ５Ｏ１２で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
【０１１６】
実施例１と同様に、単結晶を角形の板に切り出し、両面を鏡面研磨した。実施例１と同様に、この試料（ＧＧ７）を用いて、発光スペクトル、ＣＩＥ色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を図９、表２、表３及び表５に示す。
【０１１７】
［実施例５：ＧＧ８］
実施例５では、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．１８５６、及び、０．０００３５である）で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式：（Ｙ０．７４７Ｇｄ０．２５Ｃｅ０．００３）３Ａｌ５Ｏ１２で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例１と同様の手順であった。
【０１１８】
得られた単結晶は黄色がかった透明であった。Ｘ線回折測定により、ガーネット型単結晶が単相で得られていることを確認した。ＩＣＰの結果、式（Ｙ０．８１３９Ｇｄ０．１８５６Ｃｅ０．０００３５）３．０３２３Ａｌ４．９６７７Ｏ１２で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
【０１１９】
実施例１と同様に、単結晶を角板に切り出し、両面を鏡面研磨した。実施例１と同様に、この試料（ＧＧ８）を用いて、発光スペクトル、ＣＩＥ色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を図９、表２、表３及び表５に示す。
【０１２０】
［比較例６］
比較例６では、非特許文献１に記載のＣｅ，Ｇｄ：ＹＡＧ単結晶蛍光体を製造した。詳細には、非特許文献１に示されるように、Ｙ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の原料粉末を化学量論比で秤量・混合した後、ＣｅＯ２及びＧｄ２Ｏ３の原料粉末を、それぞれ、０．１ｍｏｌ％及び０．７ｍｏｌ％添加した。このようにして得た混合粉末（粉末原料）をＩｒるつぼに充填した。るつぼの形状は円筒形であり、直径は約４０ｍｍであった。
【０１２１】
次に、粉末原料を、窒素雰囲気中、３０ｋＷの高周波加熱により溶解させて溶液を得た。この溶液に、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）からなる３ｍｍ×３ｍｍ×７０ｍｍの角棒状の種結晶の先端を接触させ、種結晶を１０ｒｐｍの回転数で回転させながら、種結晶を１時間当たり１ｍｍの速度で引き上げ、バルク状の単結晶を育成した。この結晶の育成はＮ２ガス雰囲気下で行い、Ｎ２ガスの流量は１．０（ｌ／ｍｉｎ）とした。こうして直径１５ｍｍ、長さ５０ｍｍの透明な単結晶を得た。得られた単結晶は黄色がかった透明であった。Ｘ線回折測定により、ガーネット型単結晶が単相で得られていることを確認した。
【０１２２】
ＩＣＰの結果、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．００６６、及び、０．００１３である）、すなわち、式：（Ｙ０．９９２１Ｇｄ０．００６６Ｃｅ０．００１３）３．０２４Ａｌ４．９７６Ｏ１２で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
【０１２３】
実施例１と同様に、単結晶を直径１４ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍの円形の板に切り出し、両面を鏡面研磨した。実施例１と同様に、この試料を用いて、発光スペクトル、ＣＩＥ色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を表２、表３及び表５に示す。
【０１２４】
［比較例７］
Ｃｅを添加したイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体粉末（ＬＰ−６９７２、Ｌｅｕｃｈｔｓｔｏｆｆｗｅｒｋ  Ｂｒｅｉｔｕｎｇｅｎ  ＧｍｂＨ製）を用い、発光スペクトル、ＣＩＥ色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を図９、表２、表４及び表５に示す。
【０１２５】
［比較例８］
別のＣｅを添加したイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体粉末（ＬＰ−６９７７、Ｌｅｕｃｈｔｓｔｏｆｆｗｅｒｋ  Ｂｒｅｉｔｕｎｇｅｎ  ＧｍｂＨ製）を用い、発光スペクトル、ＣＩＥ色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を図９、表２、表４及び表５に示す。
【０１２６】
以上の実施例１〜比較例８の結果を説明する。まず、表１に、実施例１〜比較例６のＩＣＰによる組成を示す。
【０１２７】
【表１】
0006356573.tif 000002
【０１２８】
図７は、実施例１によるＧＧ３、実施例２によるＧＧ５及び実施例３によるＧＧ６の外観を示す写真である。
【０１２９】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、ＧＧ３、ＧＧ５及びＧＧ６の結晶を示す。図７では、モノクロの外観を呈しているが、実際には黄色がかっていることに留意されたい。図７から、いずれも黄色がかった透明な単結晶が得られたことを確認した。図示しないが、実施例４によるＧＧ７及び実施例５によるＧＧ８も同様の単結晶であることを確認した。
【０１３０】
図７及び表１により、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２及び０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶が得られたことを確認した。
【０１３１】
次に、実施例１〜比較例８の、励起光のピーク波長が４５０ｎｍ、室温（２５℃）における発光特性を図８及び表２に示す。
【０１３２】
図８は、実施例３によるＧＧ６の発光スペクトルを示す図である。
【０１３３】
図８は、励起光のピーク波長が４５０ｎｍ、室温（２５℃）における、ＧＧ６の発光スペクトルを示す。図８によれば、ＧＧ６は、５４８．２ｎｍにピーク波長を有し、黄色光を発することが分かった。
【０１３４】
【表２】
0006356573.tif 000003
【０１３５】
図８及び表２によれば、本発明による組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２及び０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶は、室温（２５℃）において、青色光（例えば、ピーク波長が４５０ｎｍ）で励起されて、５４４ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体であることが分かった。
【０１３６】
次に、実施例１〜比較例８の、種々の励起光の波長、種々の温度における、ＣＩＥ色度座標、内部量子効率を図９、表３及び表４に示す。さらに、表３及び表４に基づいて、実施例１〜６、比較例７〜９の、内部量子効率の温度特性の指標となる、温度３００℃の内部量子効率（η（３００℃））の温度２５℃の内部量子効率（η（ＲＴ））に対する比（η（３００℃）／η（ＲＴ））を求めた。結果を表５に示す。
【０１３７】
【表３】
0006356573.tif 000004
【０１３８】
【表４】
0006356573.tif 000005
【０１３９】
【表５】
0006356573.tif 000006
【０１４０】
表３及び表４によれば、本発明による組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２及び０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶は、温度が２５℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときに、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４３≦ｘ≦０．４５
０．５４≦ｙ≦０．５５
を満たす光を発する蛍光体であることが分かった。
【０１４１】
この色度座標の範囲は、赤味成分を増大させ、とりわけ、色温度５０００Ｋを有する白色発光装置に好ましいとして販売されている比較例６及び７のそれに相当することが分かった。また、本発明の単結晶蛍光体のＣＩＥ色度座標と、比較例６（非特許文献１のＧｄ，Ｃｅ：ＹＡＧ単結晶蛍光体に相当）のそれとを比べると、Ｇｄ及びＣｅの固溶量を制御することにより、赤味成分が増大していることが分かった。
【０１４２】
図９は、実施例１〜５によるＧＧ３、ＧＧ５、ＧＧ６、ＧＧ７及びＧＧ８、ならびに、比較例７及び８によるＬＰ−６９７２及びＬＰ−６９７７の内部量子効率の温度依存性を示す図である。
【０１４３】
図９は、励起光のピーク波長が４５０ｎｍにおける内部量子効率の値をプロットしたものである。図９によれば、実施例４及び５によるＧＧ７及びＧＧ８の内部量子効率は、温度が２００℃に上昇すると、減少し始めた。しかしながら、実施例１〜３によるＧＧ３、ＧＧ５及びＧＧ６は、温度３００℃まで上昇しても、０．６５以上の内部量効率を維持することが分かった。一方、比較例７及び８によるＬＰ−６９７２及びＬＰ−６９７７の内部量子効率は、温度３００℃まで上昇すると、著しく減少し、０．６５未満となった。
【０１４４】
実施例１〜３によれば、本発明による単結晶蛍光体は、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０３≦ｐ≦０．１及び０．０００１＜ｑ≦０．００４を満たす）で表される組成を有することにより、高温に晒されても、赤味成分が増大した高輝度発光することが確認された。
【０１４５】
実施例１〜３によれば、本発明による上述の組成を有する単結晶蛍光体は、温度が３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されると、ＣＩＥ１９３１色度座標上の（ｘ，ｙ）の値で、
０．４７≦ｘ≦０．４８
０．５０≦ｙ≦０．５１
を満たす光を発する蛍光体であることが分かった。
【０１４６】
さらに好ましくは、本発明による上述の組成を有する単結晶蛍光体は、温度３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．６５以上であることを確認した。
【０１４７】
さらに好ましくは、本発明による上述の組成を有する単結晶蛍光体は、温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は０．６７以上を満たすことを確認した。
【０１４８】
このように、色度座標が上述の範囲を満たし、高温においても高い内部量子効率を維持し、温度特性に優れるので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、３００℃の高温下でも色温度５０００Ｋを達成する発光装置を提供できることが示唆される。
【０１４９】
さらに、実施例１〜２によれば、本発明による単結晶蛍光体は、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０３≦ｐ≦０．０６及び、０．０００１５＜ｑ≦０．００４を満たす）で表される組成を有することにより、高温に晒されても、赤味成分が増大したさらなる高輝度発光することが確認された。
【０１５０】
さらに好ましくは、本発明による上述の組成を有する単結晶蛍光体は、温度３００℃において、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、０．７４以上であることを確認した。
【０１５１】
さらに好ましくは、本発明による上述の組成を有する単結晶蛍光体は、温度が３００℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が２５℃においてピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は０．７６以上を満たすことを確認した。
【０１５２】
このように、色度座標が上述の範囲を満たし、３００℃の高温においても高い内部量子効率を維持し、温度特性に極めて優れるので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、３００℃の高温下でも色温度５０００Ｋを達成する、レーザプロジェクタ、レーザヘッドライト、ヘッドライト等の高輝度発光を要する発光装置を提供できることが示唆される。
【０１５３】
［実施例９］
実施例９では、実施例３で製造したＧＧ６の単結晶蛍光体を用いて、図２を参照して説明した発光装置を製造した。
【０１５４】
まず、ＧａＮ層を発光層とする青色発光素子を用意した。実施例３で製造したＧＧ６の単結晶蛍光体を青色発光素子の素子基板の第２の主面の大きさに合わせ、更に切断した。切断した単結晶蛍光体を、この青色発光素子の素子基板の第２の主面に接合した。青色発光素子の電極をバンプにより、セラミック基板に形成した配線部に接合した。このようにして、図２の発光装置１を製造した。
【０１５５】
配線部から通電することにより、発光装置は、高輝度な白色光を発した。この白色光の色温度を測定したところ５０００Ｋであった。また、通電量をさらに増大し、発光装置全体が３００℃の高温下となるように設定したところ、発光装置は、色温度５０００Ｋの高輝度の白色光を発することを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明の単結晶蛍光体は、組成式（Ｙ１−ｐ−ｑＧｄｐＣｅｑ）３Ａｌ５Ｏ１２（ここで、ｐ及びｑは、それぞれ、０．０１≦ｐ≦０．２、及び、０＜ｑ≦０．００５を満たす）で表される組成を有する単結晶からなる。特に、Ｇｄ及びＣｅの固溶量を制御することにより、赤味成分を増大させ、温度特性にも優れる。本発明の単結晶蛍光体を青色発光素子と組み合わせることにより、色温度５０００Ｋを有し、高輝度発光する白色光を発する発光装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１５７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…発光装置
２…単結晶蛍光体
２ａ…第１の面
２ｂ…第２の面（光出射面）
３…セラミック基板
４，５…本体
４Ａ，５Ａ…開口部
４ｂ…上面
６…透明基板
７，１０，１０Ａ…青色発光素子
１１…素子基板
１１ａ…第１の主面
１１ｂ…第２の主面（光出射面）
１２…ｎ型ＧａＮ層
１３…発光層
１４…ｐ型ＧａＮ層
１５Ａ…ｎ側電極
１５Ｂ…ｐ側電極
１６…バンプ
２０…結晶引上げ炉
２１…イリジウム製のルツボ
２２…筒状容器
２３…高周波コイル
２４…溶液
２５…種結晶
２６…育成結晶
３１，３２…配線部
【図１】
0006356573.tif 000007
【図２】
0006356573.tif 000008
【図３】
0006356573.tif 000009
【図４】
0006356573.tif 000010
【図５】
0006356573.tif 000011
【図６】
0006356573.tif 000012
【図７】
0006356573.tif 000013
【図８】
0006356573.tif 000014
【図９】
0006356573.tif 000015