(57)【要約】【課題】所望の発光色の無機化合物を製造する。【解決手段】少なくとも１種の発光中心イオンの固溶濃度と、少なくとも２以上の発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるよう、前記関係を求めた発光中心イオンの固溶濃度を決定して、無機化合物を製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光の照射により励起されて発光する無機化合物の製造方法において、
前記無機化合物が、少なくとも１種の発光中心イオンを含み、かつ、前記励起光による発光ピーク波長を少なくとも２以上有するものであり、
少なくとも１種の前記発光中心イオンの固溶濃度と、少なくとも２以上の前記発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるよう、前記関係を求めた前記発光中心イオンの固溶濃度を決定して、前記無機化合物を製造することを特徴とする無機化合物の製造方法。
【請求項２】
前記無機化合物が、４５０〜７００ｎｍの波長域に前記発光ピーク波長を少なくとも２以上有することを特徴とする請求項１に記載の無機化合物の製造方法。
【請求項３】
前記無機化合物が前記発光中心イオンとしてＰｒを含むものであり、
Ｐｒ固溶濃度と前記発光強度の比との関係から、所望の発光色となるようＰｒ固溶濃度を決定して、前記無機化合物を製造することを特徴とする請求項１又は２に記載の無機化合物の製造方法。
【請求項４】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【請求項５】
０モル％超８．０モル％以下の範囲でＰｒ固溶濃度を決定することを特徴とする請求項４に記載の無機化合物の製造方法。
【請求項６】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるＣ希土類型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
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，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、
Ｏ：酸素原子）
【請求項７】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
一般式Ａ(II)Ｂ(IV)Ｏ３
（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、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【請求項８】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
一般式Ａ(I)Ｂ(V)Ｏ３
（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、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【請求項９】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
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：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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【請求項１０】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
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：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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【請求項１１】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【請求項１２】
前記無機化合物が、下記一般式で表されるペロブスカイト型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
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：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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【請求項１３】
前記無機化合物が、下記一般式で表される化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機化合物の製造方法。
一般式：Ａ(III)Ｂ(III)Ｏ３
（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、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の無機化合物の製造方法により製造されたものであることを特徴とする無機化合物。
【請求項１５】
下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された無機化合物において、
Ｐｒ固溶濃度が５．０モル％超８．０モル％以下であることを特徴とする無機化合物。
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【請求項１６】
下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された多結晶構造の無機化合物において、
Ｐｒ固溶濃度が４．３モル％超８．０モル％以下であることを特徴とする無機化合物。
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【請求項１７】
前記母体化合物が、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の無機化合物。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかに記載の無機化合物を含むことを特徴とする発光性組成物。
【請求項１９】
請求項１４〜１７のいずれかに記載の無機化合物を含み、所定の形状に成形されたものであることを特徴とする発光体。
【請求項２０】
請求項１９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装置。
【請求項２１】
前記励起光の波長が４００〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２０に記載の発光装置。
【請求項２２】
前記励起光源が、ナイトライド系半導体発光ダイオードであることを特徴とする請求項２１に記載の発光装置。
【請求項２３】
前記励起光源が、ＺｎＯ系半導体発光ダイオードであることを特徴とする請求項２１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、励起光の照射により励起されて発光する無機化合物とその製造方法、及び、該無機化合物を用いた発光性組成物と発光体と発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
励起光の照射により励起されて発光する無機化合物としては、希土類を発光中心イオンとするものがある。希土類の中で、Ｐｒは可視光域に複数の発光ピークを有し、青色、緑色、黄色、及び赤色の発光が得られることが知られている。無機化合物のＰｒドープ量を変えることで、種々の発光色の発光材料が得られることが想到される。
【０００３】
Ｐｒをドープする母体化合物としては、熱的安定性に優れる等の理由から、レーザ媒質として知られるＹ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）が候補材料として挙げられる。しかしながら、以下に詳述するように、ＹＡＧにＰｒを固溶させることは非常に難しく、研究自体がほとんどなされていない。以下、ＹＡＧにＰｒをドープさせた化合物を、「Ｐｒ：ＹＡＧ」と表記する。
【０００４】
ＹＡＧにＰｒをドープする場合、ＡサイトのＹ３＋イオンの一部をＰｒ３＋に固溶置換することになるが、Ｙ３＋（Ａサイト）のイオン半径ｒ１＝０．１０１９ｎｍに対して、Ｐｒ３＋（Ａサイト）のイオン半径ｒ２＝０．１１２６ｎｍが大きい（ｒ２＞ｒ１）。そのため、非特許文献１〜４に記載されているように、ＹＡＧにＰｒをドープする際の偏析係数はほとんどゼロである。このことは、ＹＡＧにＰｒを固溶させることが非常に困難であることを示している。
【０００５】
本明細書で言う「イオン半径」は、いわゆるＳｈａｎｎｏｎのイオン半径を意味している（非特許文献５を参照）。
【０００６】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２は、ガーネット型化合物である。ガーネット型化合物に含まれる希土類のイオン半径と格子定数との関係を、図１２に示す。図１２は、本発明者が、米国International Centre for Diffraction Data（ICDD）の公開データ及び非特許文献６に記載のデータを中心に整理したものである。
【０００７】
図１２には、希土類アルミニウムガーネット型化合物（ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２）においては、希土類のイオン半径が０．１０６ｎｍ以下の化合物しか存在せず、それよりイオン半径の大きいＥｕ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｃｅ，Ｌａを含む化合物は報告されていないことが示されている。この図からも、イオン半径の大きいＰｒをＹＡＧ中に固溶させることが、非常に困難であることが示されている。
【０００８】
表１に、Ｐｒ：ＹＡＧの単結晶と多結晶セラミックスに関する公知文献のリスト（非特許文献７〜３５）を示す。この表には、文献に記載されているＰｒドープ量（単位はモル％）を合わせて示してある。ＰｒをＹＡＧにドープする研究は、表１にリストアップできる程度に少ないものであり、その研究自体がほとんどなされていない。
【０００９】
表１に示す如く、ＹＡＧにＰｒを５．０モル％超ドープした単結晶、及びＹＡＧにＰｒを４．３モル％超ドープした多結晶セラミックスに関する報告は一切なされていない。また、表１に示す文献の多くは、Ｐｒドープ量の分析に関する記載がなく、分析が明記されているのは非特許文献２６と３１のみである。一般に、結晶中のドープ量は、育成時の投入組成でもって記すことが多く、その場合には、育成後の結晶中に含まれる真のドープ量とは大きく異なることも多い。
【００１０】
Ｐｒドープ量の分析が明記されている非特許文献２６では、Ｐｒドープ量は、０．０８モル％、０．２４モル％、及び０．６０モル％であり、低ドープ量しか報告されていない。このことから、高濃度のＰｒドープが困難であったことが伺える。
【００１１】
Ｐｒドープ量の分析が明記されている非特許文献３１は、Ｐｒと共にＭｇを固溶させた系であり、Ｐｒドープ量は、Ｍｇ／Ｐｒ（モル％／モル％）の表記で、０／０．８９、０．０５／０．６９、０．１３／０．６３、０．５５／１．２、及び２．４７／０．９６が報告されている。非特許文献３１においても、１．２モル％を超えるＰｒドープは報告されていない。また、非特許文献３１では、イオン半径（０．０８９ｎｍ）の小さなＭｇ２＋を同時に固溶させているため、電荷中性の論理から考えると、Ｍｇ存在下でＰｒのイオン価数が３価から４価に変貌している可能性が大きい。したがって、３価のＰｒのドープ量は上記の０．９６モル％あるいは１．２モル％よりも実際には少ないと考えられる。
【００１２】
以上をまとめると、Ｐｒドープ量が分析されている非特許文献２６と３１では、２．０モル％以上のＰｒドープ量は報告がない。Ｐｒドープ量を分析していない他の非特許文献では２．０〜５．０モル％のＰｒドープ量が報告されているものの、報告されているドープ量は育成時の投入組成と考えられ、育成後の結晶中に含まれる真のドープ量は実際は２．０モル％未満である可能性も大きい。また、非特許文献２６と３１以外の非特許文献に記載のＰｒドープ量が真のドープ量であると仮定しても、ＹＡＧにＰｒを５．０モル％超ドープした報告は一切なされていない。
【非特許文献１】R. R. Monchamp, J. Cryst. Growth 11 (1971) 310
【非特許文献２】A. Ikesue, et al., J. Ceram. Soc. J. 109 (2001) 640
【非特許文献３】池末明生ら、レーザー研究 第27巻 第9号 (1999) 593
【非特許文献４】池末明生、第4回光材料応用技術研究会資料 (2005)
【非特許文献５】R. D. Shannon, Acta Crystallogr A32 (1976) 751
【非特許文献６】C. D. Brandle, et al., J. Cryst. Growth 20 (1973) 1
【表１】
2007161942.tif 000002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、ＹＡＧにＰｒを固溶させること自体が非常に難しいため、Ｐｒ：ＹＡＧに関する基礎的な研究はほとんどなされていない。したがって、これまで、Ｐｒドープ量を変えて発光色を設計するという発想の研究事例はない。また、Ｐｒドープ量と格子定数との関係、Ｐｒ固溶限界等についても、研究事例がない。これらの事情は、Ｐｒ：ＹＡＧに限らず、Ｐｒドープガーネット型化合物全般について言えることである。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、所望の発光色のＰｒドープガーネット型化合物を製造することが可能なＰｒドープガーネット型化合物の製造方法、及び該製造方法により製造されるＰｒドープガーネット型化合物を提供することを目的とするものである。
【００１５】
本発明はまた、Ｐｒドープガーネット型化合物におけるＰｒドープ量の固溶限界を明らかにし、Ｐｒドープ量の好適な範囲を明らかにすることを目的とするものである。本発明はまた、Ｐｒが従来報告されていない高濃度レベルでドープされたＰｒドープガーネット型化合物を提供することを目的とするものである。
【００１６】
本発明は上記のように、特にＰｒ：ＹＡＧ等のＰｒドープガーネット型化合物に関するものであるが、本発明はそれ以外の発光性無機化合物にも適用可能なものである。すなわち、本発明は、所望の発光色の無機化合物を製造することが可能な無機化合物の製造方法、及び該製造方法により製造される無機化合物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】
【００１７】
本発明の無機化合物の製造方法は、
励起光の照射により励起されて発光する無機化合物の製造方法において、
前記無機化合物が、少なくとも１種の発光中心イオンを含み、かつ、前記励起光による発光ピーク波長を少なくとも２以上有するものであり、
少なくとも１種の前記発光中心イオンの固溶濃度と、少なくとも２以上の前記発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるよう、前記関係を求めた前記発光中心イオンの固溶濃度を決定して、前記無機化合物を製造することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の無機化合物の製造方法において、前記無機化合物が、４５０〜７００ｎｍの波長域に前記発光ピーク波長を少なくとも２以上有するものであることが好ましい。
【００１９】
本発明の無機化合物の製造方法は、前記無機化合物が前記発光中心イオンとしてＰｒを含むものであることが好ましく、この場合、Ｐｒ固溶濃度と前記発光強度の比との関係から、所望の発光色となるようＰｒ固溶濃度を決定して、前記無機化合物を製造することが好ましい。
【００２０】
本発明の無機化合物の製造方法において、前記無機化合物としては、下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された化合物等が挙げられる。  
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【００２１】
上記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された無機化合物では、０モル％超８．０モル％以下の範囲でＰｒ固溶濃度を決定することが好ましい。
【００２２】
本発明の無機化合物の製造方法において、前記無機化合物としては、Ｃ希土類型化合物、ペロブスカイト型化合物、ＧｄＦｅＯ３型化合物等を母体化合物とするものでもよい。
【００２３】
本発明の第１の無機化合物は、上記の本発明の無機化合物の製造方法により製造されたものであることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第２の無機化合物は、下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された無機化合物において、
Ｐｒ固溶濃度が５．０モル％超８．０モル％以下であることを特徴とするものである。
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【００２５】
本発明の第３の無機化合物は、下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された多結晶構造の無機化合物において、
Ｐｒ固溶濃度が４．３モル％超８．０モル％以下であることを特徴とするものである。
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【００２６】
本発明の第２又は第３の無機化合物において、前記母体化合物としてはＹ３Ａｌ５Ｏ１２が挙げられる。
【００２７】
本発明の第１〜第３の無機化合物は、原料粉末が所定の形状に成形されて焼結された多結晶焼結体、又は該多結晶焼結体の粉砕物であることが好ましい。
【００２８】
上記本発明の無機化合物の製造方法における無機化合物、及び上記本発明の第１〜第３の無機化合物は不可避不純物を含むものであってもよい。また、全体が単相であることが好ましいが、特性上支障のない範囲内で異相を含むものであってもよい。
【００２９】
本発明の発光性組成物は、上記本発明の第１〜第３の無機化合物のうちいずれかを含むことを特徴とするものである。  
本発明の発光体は、上記本発明の第１〜第３の無機化合物のうちいずれかを含み、所定の形状に成形されたものであることを特徴とするものである。  
本発明の発光装置は、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】
【００３０】
本発明の無機化合物の製造方法は、励起光の照射により励起されて発光する無機化合物の製造方法であり、無機化合物が、少なくとも１種の発光中心イオンを含み、かつ、励起光による発光ピーク波長を少なくとも２以上有するものであり、少なくとも１種の発光中心イオンの固溶濃度と、少なくとも２以上の発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるよう、前記関係を求めた発光中心イオンの固溶濃度を決定して、無機化合物を製造することを特徴とするものである。
【００３１】
かかる構成の本発明の無機化合物の製造方法によれば、所望の発光色が得られる発光中心イオンの固溶濃度を決定することができるので、所望の発光色の無機化合物を安定的に製造することができる。
【００３２】
本発明の無機化合物の製造方法は、Ｐｒドープガーネット型化合物等のＰｒ含有化合物に有効であり、Ｐｒ固溶濃度と少なくとも２以上の発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるようＰｒ固溶濃度を決定することで、所望の発光色のＰｒ含有化合物を安定的に製造することができる。
【００３３】
本発明者は、Ｐｒドープガーネット型化合物におけるＰｒの固溶限界は８．０モル％であることを見出している。したがって、Ｐｒドープガーネット型化合物では、０モル％超８．０モル％以下の範囲でＰｒ固溶濃度を決定することが好ましい。かかる構成とすることで、単相構造のＰｒドープガーネット型化合物を安定的に製造することができる。
【００３４】
本発明者はまた、Ｐｒが従来報告されていない高濃度レベルでドープされたＰｒドープガーネット型化合物、具体的にはＰｒ固溶濃度が５．０モル％超８．０モル％以下であるＰｒドープガーネット型化合物を実現している。
【００３５】
本発明者はまた、Ｐｒが従来報告されていない高濃度レベルでドープされた多結晶構造のＰｒドープガーネット型化合物、具体的にはＰｒ固溶濃度が４．３モル％超８．０モル％以下である多結晶構造のＰｒドープガーネット型化合物を実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明について詳述する。
【００３７】
「Ｐｒ：ＹＡＧのＰｒ固溶限界」
本発明者は、はじめにＰｒ：ＹＡＧのＰｒ固溶限界について検討を行った。
【００３８】
（試料１）
以下のようにして、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を母体化合物としてＰｒを１．０モル％ドープしたＰｒ：ＹＡＧ（以下、「１．０％Ｐｒ：ＹＡＧ」と表記する。他のドープ量の試料についても同様に表記する。）の多結晶焼結体を調製した。
【００３９】
はじめに、上記組成となるよう、Ｙ２Ｏ３粉末（純度９９．９％）３３．５３３ｇ、α−Ａｌ２Ｏ３粉末（純度９９．９９％）２５.４９０ｇ、及びＰｒ６Ｏ１１粉末（純度９９．９９％）０．５１１ｇをそれぞれ秤量した。これら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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
常温まで冷却した仮焼結体を乳鉢で粉砕し、再度、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。
【００４３】
得られた再圧縮成型体に対して、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、１．０％Ｐｒ：ＹＡＧを得た。
【００４４】
（試料２〜１２）
原料粉末量を変える以外は試料１と同様にして、０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料２）、０．１％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料３）、０．３％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料４）、０．５％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料５）、０．８％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料６）、２．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料７）、３．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料８）、５．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料９）、７．５％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料１０）、１０．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料１１）、及び５０．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料１２）の多結晶焼結体を、各々調製した。
【００４５】
（粉末Ｘ線回折測定）
試料１〜１２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１及び図２に示す。
【００４６】
Ｐｒドープ量が０モル％の試料２、及びＰｒドープ量が０．１〜７．５モル％の試料１、３〜１０については、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、Ｐｒドープ量が７．５モル％以下の試料１、３〜１０については、投入したすべてのＰｒが母体化合物のＹＡＧ中に入って、ＡサイトのＹがＰｒに良好に固溶置換されたことを示している。
【００４７】
これに対して、Ｐｒドープ量が１０．０モル％と５０．０モル％の試料１１、１２については、ＪＣＰＤＳ＃３３−００４０（ＹＡＧ立方晶) の回折ピークに加えて、ＪＣＰＤＳ＃２９−００７６（ＰｒＡｌＯ３菱面体晶）の回折ピークが見られた。
【００４８】
このことは、ＹＡＧ中に高濃度のＰｒを固溶置換しようとする際には、Ｐｒ３+のイオン半径が大きいため、投入したＰｒの一部はＹＡＧ中に入らず、ＰｒＡｌＯ３として存在することを示している。
【００４９】
上記試料における高角度領域のＸＲＤ挙動を、図３に拡大して示す。Ｐｒドープ量の増加に伴って、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。
【００５０】
（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４（ａ）、（ｂ）に示す。
【００５１】
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。
【００５２】
図４には、Ｐｒドープ量が０〜７．５モル％である試料１〜１０については、Ｐｒドープ量の増加に伴って、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、投入したすべてのＰｒが母体化合物のＹＡＧ中に入って、ＡサイトのＹがＰｒに良好に固溶置換されたことを示している。
【００５３】
これに対して、Ｐｒドープ量が１０．０モル％である試料１１の格子定数は、Ｐｒドープ量が０〜７．５モル％の試料の格子定数を結ぶ上記直線上にはのらず、Ｐｒドープ量が５０．０モル％である試料１２の格子定数とほぼ同じ値を示している。このことは、ＹＡＧ中に高濃度のＰｒを固溶置換しようとする際には、Ｐｒ３+のイオン半径が大きく、投入したＰｒの一部はＹＡＧ中に入らず、ＰｒＡｌＯ３として存在するため、ＹＡＧの格子定数が変化しなくなることを示している。
【００５４】
Ｐｒドープ量が０〜７．５モル％である試料１〜１０の格子定数を結ぶ直線と、Ｐｒドープ量が１０．０、５０．０モル％である試料１１、１２の格子定数を結ぶｘ軸にほぼ平行な直線との交点は、８．０モル％であった。この値が、Ｐｒの固溶限界である。
【００５５】
本発明者は、希土類アルミニウムガーネット型化合物（ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２）における希土類のイオン半径ｘと格子定数の相関は、図５に示す如く、
[格子定数]＝０．９４２２＋２．５４８ｘ（単位：ｎｍ）であることを求めている。  
図５の希土類のイオン半径ｘと格子定数の関係は、「背景技術」の項において図１２に示したものである。
【００５６】
上記式に、Ｐｒ３＋（Ａサイト）のイオン半径＝０．１１２６ｎｍを代入して、仮想的なガーネット型化合物Ｐｒ３Ａｌ５Ｏ１２の格子定数を見積もると、１．２２９１ｎｍとなる。この値は、図４において、Ｐｒドープ量を１００モル％とした場合（ＹのＰｒによる完全置換）に求められる格子定数＝１．２２９２ｎｍに極めて近い値である。このことから、図４の評価が妥当であると言える。
【００５７】
以上のように、本発明者は、Ｐｒ：ＹＡＧの固溶限界をはじめて明らかにし、Ｐｒドープ量が８．０モル％まではＶｅｇａｒｄ則に従って、固溶置換が良好に行われることを明らかとした。
【００５８】
「背景技術」の項において、Ｐｒを５．０モル％超ドープしたＹＡＧは報告されていないことを述べた。本発明者は上記のように、Ｐｒ固溶濃度が５．０モル％超８．０モル％以下であれば、単相構造のＰｒ：ＹＡＧが実現できることを示した。つまり、Ｐｒ固溶濃度５．０モル％超８．０モル％以下の単相構造のＰｒ：ＹＡＧ自体が新規であり、本発明に含まれる。また、多結晶構造においては、Ｐｒを４．３モル％超ドープしたＹＡＧは報告されていない。つまり、Ｐｒ固溶濃度が４．３モル％超８．０％以下の単相構造の多結晶Ｐｒ：ＹＡＧも新規であり、本発明に含まれる。
【００５９】
以上、母体化合物がＹＡＧの場合について説明したが、本発明者は、母体化合物が下記一般式で表されるガーネット型化合物の場合に同様の傾向があり、Ｐｒ固溶限界は８．０モル％であることを見出している。  
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【００６０】
すなわち、上記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された無機化合物であり、Ｐｒ固溶濃度が５．０％超８．０モル％以下である無機化合物、及びＰｒ固溶濃度が４．３モル％超８．０モル％以下である多結晶構造の無機化合物が新規であり、本発明に含まれる。
【００６１】
上記試料１〜１２では、Ｐｒ：ＹＡＧとして、原料粉体が所定の形状に成形されて焼結された多結晶焼結体を調製したが、本発明の無機化合物は多結晶焼結体の粉砕物であってもよい。また、本発明の無機化合物は単結晶体であってもよい。ただし、Ｐｒ固溶濃度が５．０モル％超８．０モル％以下の高濃度ドープでは、単結晶体を得ることが難しく、製造容易性、形状設計自由度、コスト等を考慮すれば、多結晶焼結体又はその粉砕物が好ましい。
【００６２】
単結晶育成方法としては、引き上げ法（チョクラルスキー法、ＣＺ法）、融液封止引き上げ法（ＬＥＣ法）、ＥＦＧ法、ブリッジマン法（ＢＳ法）、ベルヌーイ法、浮遊帯域法（ＦＺ法）、水熱合成法、フラックス法、マイクロ引き下げ法等が挙げられる。
【００６３】
「発光色の設計」
上記試料１、３〜１０について、日立分光蛍光光度計Ｆ−４５００にて、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４５２ｎｍとした。１．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料１）の発光スペクトルを図６に示す。他の試料についても、スペクトルの傾向は同様であった。
【００６４】
いずれの試料も、可視光域である４５０〜７００ｎｍの波長域に多数の発光ピークが見られ、６０８ｎｍ（赤色光）と４８７ｎｍ（青色光）に、一番目と二番目に強い発光強度の発光ピークが見られた。
【００６５】
Ｐｒドープ量と上記２つの発光ピーク波長における発光強度（励起波長λｅｘ＝４５２ｎｍ）との関係を、図７に示す。図に示すように、発光ピーク波長６０８ｎｍにおける発光強度と、発光ピーク波長４８７ｎｍにおける発光強度は、Ｐｒドープ量依存性がそれぞれ異なることが明らかとなった。
【００６６】
具体的には、発光ピーク波長６０８ｎｍにおける発光強度は、Ｐｒドープ量が０．３モル％のときに最大値を示し、それよりもＰｒドープ量がずれると、発光強度が急激に減衰する濃度消光現象が顕著に見られる。
【００６７】
これに対して、発光ピーク波長４８７ｎｍにおける発光強度は、概ねＰｒドープ量０．４〜１．２モル％の広範囲において、高い発光強度を示し、その範囲よりＰｒドープ量がずれても、発光強度は急激には減衰せず、濃度消光現象は緩やかである。
【００６８】
上記の如く、Ｐｒ：ＹＡＧでは、４８７ｎｍと６０８ｎｍに強い発光ピークを示すので、図７において、あるＰｒドープ量のときの全波長域のトータルの発光強度は、発光ピーク波長６０８ｎｍにおける発光強度と発光ピーク波長４８７ｎｍにおける発光強度とを足し合わせた発光強度と同様の傾向を示す。したがって、Ｐｒ：ＹＡＧでは、概ねＰｒドープ量が０．１〜１．０モル％のときに、全波長域のトータルの発光強度が高く、それよりＰｒドープ量が増えると、全波長域のトータルの発光強度は低下する傾向にある。
【００６９】
Ｐｒドープ量と、上記２つの発光ピーク波長における発光強度の比（＝発光ピーク波長４８７ｎｍにおける発光強度（Ｉ４８７）／発光ピーク波長６０８ｎｍにおける発光強度（Ｉ６０８））（励起波長λｅｘ＝４５２ｎｍ）との関係を、図８に示す。Ｐｒドープ量と、上記２つの発光ピーク波長における発光強度の比との間には、きれいな単調関数の関係があることが示された。
【００７０】
Ｐｒ：ＹＡＧでは、４８７ｎｍと６０８ｎｍに強い発光ピークを示すので、これら２つの発光ピーク波長における発光強度の比によって、ほぼ発光色が決まる。したがって、図８に示した関係から、Ｐｒドープ量が決まれば、発光色が決まることになる。
【００７１】
Ｐｒドープ量が決まれば発光色が決まるので、図８に示した、Ｐｒドープ量と上記２つの発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるようＰｒドープ量を決定すれば、所望の発光色のＰｒ：ＹＡＧを安定的に製造することができる。
【００７２】
なお、励起波長λｅｘ＝４５２ｎｍの条件では、６０８ｎｍと４８７ｎｍに、一番目と二番目に強い発光強度の発光ピークが見られるため、これらの発光強度の比を求めることが好ましいが、発光強度の比を求める発光ピーク波長はその他の波長の組合せでも構わない。
【００７３】
Ｐｒドープ量と上記２つの発光ピーク波長における発光強度の比との間には、きれいな単調関数の関係があることを述べた。図４に示した如く、Ｐｒドープ量と格子定数とは相関関係があるので、本発明者は、図９に示す如く、格子定数と上記２つの発光ピーク波長における発光強度の比との間にも、きれいな単調関数の関係があることを見出している。
【００７４】
以上、母体化合物がＹＡＧの場合について説明したが、本発明者は、母体化合物が下記一般式で表されるガーネット型化合物である場合に、同様に発光色を設計できることを見出している。  
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【００７５】
先に説明したように、Ｐｒ：ＹＡＧ等のＰｒドープガーネット型化合物では、Ｐｒの固溶限界が８．０モル％であるので、０モル％超８．０モル％以下の範囲でＰｒ固溶濃度を決定することが好ましい。これによって、所望の発光色の単相構造のＰｒ：ＹＡＧを安定的に製造することができる。
【００７６】
また、上記のように発光色の設計を行うことはその思想自体が新規であり、ガーネット型化合物に限らず、任意の発光性無機化合物に適用可能である。
【００７７】
すなわち、本発明の無機化合物の製造方法は、
励起光の照射により励起されて発光する無機化合物の製造方法において、
無機化合物が、少なくとも１種の発光中心イオンを含み、かつ、励起光による発光ピーク波長を少なくとも２以上有するものであり、
少なくとも１種の発光中心イオンの固溶濃度と、少なくとも２以上の発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるよう、前記関係を求めた発光中心イオンの固溶濃度を決定して、無機化合物を製造することを特徴とするものである。
【００７８】
かかる構成の本発明の無機化合物の製造方法によれば、所望の発光色が得られる発光中心イオンの固溶濃度を決定することができるので、所望の発光色の無機化合物を安定的に製造することができる。
【００７９】
本発明の無機化合物の製造方法により製造された無機化合物も新規であり、本発明に含まれる。
【００８０】
本発明の無機化合物の製造方法においては、無機化合物が、可視光域である４５０〜７００ｎｍの波長域に発光ピーク波長を少なくとも２以上有するものであることが好ましい。かかる構成では、可視光域内で発光色を調整できるため、実用上好ましい。
【００８１】
本発明の無機化合物の製造方法においては、無機化合物が発光中心イオンとしてＰｒを含むものであることが好ましく、この場合、Ｐｒ固溶濃度と前記発光強度の比との関係から、所望の発光色となるようＰｒ固溶濃度を決定して、無機化合物を製造することが好ましい。図６に示した如く、Ｐｒは可視光域に多数の発光ピークを有するため、発光色の設計自由度が高く、好ましい。
【００８２】
励起光の波長は制限なく、Ｐｒドープガーネット型化合物等のＰｒ含有化合物では、４００〜５００ｎｍの範囲の励起光を照射することで、良好な発光強度が得られる。励起光源の具体例については後記する。
【００８３】
本発明が適用可能な、ガーネット型化合物以外の無機化合物としては、下記（Ｍ１）〜（Ｍ８）のいずれかを母体化合物とするＰｒ含有化合物が挙げられる。
【００８４】
（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，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、
Ｏ：酸素原子）
【００８５】
（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：Ａサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【００８６】
（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：Ａサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【００８７】
（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：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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【００８８】
（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：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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【００８９】
（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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【００９０】
（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：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：Ｂサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【００９１】
（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：Ａサイトの元素であり、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：Ｂサイトの元素であり、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）
【００９２】
以上説明したように、少なくとも１種の発光中心イオンの固溶濃度と、少なくとも２以上の発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるよう、前記関係を求めた発光中心イオンの固溶濃度を決定して、無機化合物を製造する本発明の無機化合物の製造方法によれば、所望の発光色の無機化合物を安定的に製造することができる。
【００９３】
本発明の無機化合物の製造方法は、Ｐｒドープガーネット型化合物等のＰｒ含有化合物に有効であり、Ｐｒ固溶濃度と少なくとも２以上の発光ピーク波長における発光強度の比との関係から、所望の発光色となるようＰｒ固溶濃度を決定することで、所望の発光色のＰｒ含有化合物を安定的に製造することができる。
【００９４】
本発明者はまた、Ｐｒドープガーネット型化合物におけるＰｒの固溶限界は８．０モル％であることを見出している。したがって、Ｐｒドープガーネット型化合物では、０モル％超８．０モル％以下の範囲でＰｒ固溶濃度を決定することが好ましい。かかる構成とすることで、単相構造のＰｒドープガーネット型化合物を安定的に製造することができる。
【００９５】
本発明者はまた、Ｐｒが従来報告されていない高濃度レベルでドープされたＰｒドープガーネット型化合物、具体的にはＰｒ固溶濃度が５．０モル％超８．０モル％以下であるＰｒドープガーネット型化合物、及びＰｒ固溶濃度が４．３モル％超８．０モル％以下である多結晶構造のＰｒドープガーネット型化合物を実現している。
【００９６】
「無機化合物」
以下、本発明の無機化合物について、まとめておく。
【００９７】
本発明の無機化合物は、
（１）上記の本発明の無機化合物の製造方法により製造されたものであることを特徴とする無機化合物、
（２）下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された無機化合物において、Ｐｒ固溶濃度が５．０モル％超８．０モル％以下であることを特徴とする無機化合物、
（３）下記一般式で表されるガーネット型化合物を母体化合物とし、該母体化合物にＰｒがドープされて固溶化された多結晶構造の無機化合物において、Ｐｒ固溶濃度が４．３モル％超８．０モル％以下であることを特徴とする無機化合物のうちいずれかである。  
一般式：Ａ(III)３Ｂ(III)２Ｃ(III)３Ｏ１２
（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、Ｙ，Ｓｃ，Ｉｎ，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、
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ａｌ，Ｓｃ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｉｎ，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、
Ｃ：Ｃサイトの元素であり、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）
【００９８】
本発明の無機化合物（２）又は（３）において、母体化合物としては、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）等が挙げられる。
【００９９】
本発明の無機化合物（１）又は（２）は単結晶体でも多結晶体でもよい。ただし、製造容易性、形状設計自由度、コスト等を考慮すれば、原料粉体が所定の形状に成形されて焼結された多結晶焼結体、又は該多結晶焼結体の粉砕物であることが好ましい。
【０１００】
「発光性組成物」
本発明の発光性組成物は、上記本発明の無機化合物（１）〜（３）のうちいずれか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、本発明の無機化合物（１）〜（３）以外の任意成分（例えば、樹脂等）を含むことができる。
【０１０１】
「発光体」
本発明の発光体は、上記本発明の無機化合物（１）〜（３）のうちいずれかを含み、所定の形状に成形されたものであることを特徴とするものである。  
本発明の発光体としては、製造容易性、形状設計自由度、コスト等を考慮すれば、
（ａ）本発明の無機化合物（１）〜（３）のうちいずれかからなる多結晶焼結体、
又は、
（ｂ）上記多結晶焼結体（ａ）の粉砕物がバインダを介して結合されて成形された成形体が好ましい。  
バインダとしては制限なく、（メタ）アクリル酸及び／又はそのエステルの単独重合体又は共重合体を含むアクリル系樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）等の透光性樹脂が好ましい。
【０１０２】
「発光装置」
本発明の発光装置は、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。
【０１０３】
図１０に基づいて、本発明に係る実施形態の発光体と発光装置の構造について説明する。図１０は、回路基板２の厚み方向の断面図である。
【０１０４】
本実施形態の発光装置１は、円板状の回路基板２の表面中央に、励起光源である発光素子３が実装され、回路基板２上に発光素子３を囲むようにドーム状の発光体５が成形されたものである。
【０１０５】
発光体５を励起する励起光を出射する発光素子３は、半導体発光ダイオード等からなり、回路基板２にボンディングワイヤ４を介して導通されている。
【０１０６】
発光体５は、本発明の無機化合物からなる多結晶焼結体（ａ）、又は多結晶焼結体（ａ）の粉砕物がバインダを介して結合されて成形された成形体（ｂ）である。
【０１０７】
本実施形態では、発光体５は、１．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料１）の多結晶焼結体を乳鉢で粉砕して粉砕物を得、この粉砕物とバインダであるポリアクリル酸メチル（ＰＭＭＡ樹脂）とを樹脂溶融状態で混練して、Ｐｒ：ＹＡＧの多結晶焼結体の粉砕物とＰＭＭＡ樹脂との混合物（Ｐｒ：ＹＡＧ／ＰＭＭＡ樹脂＝３／４（質量比））を得、発光素子３を実装した回路基板２を金型内に載置して射出成形を実施して、成形した。
【０１０８】
発光体５の励起波長は４００〜５００ｎｍの範囲にあるので、励起光源である発光素子３としては、４００〜５００ｎｍの範囲に発振ピーク波長を有する半導体発光ダイオード等が好ましく用いられる。
【０１０９】
４００〜５００ｎｍの範囲に発振ピーク波長を有する半導体発光ダイオードとしては、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，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ナイトライド系半導体発光ダイオード、及びＺｎＯ、ＺｎＳｅ等のII-VI族化合物半導体発光ダイオード等が挙げられる。
【０１１０】
上記発光素子３からなる励起光源と、１．０％Ｐｒ：ＹＡＧを用いた発光体５との組合せでは、発光素子３からの出射光とは異なる色調の光が発光体５から発光され、発光素子３からの出射光と発光体５からの発光とが混ざり合った色の光（具体的には青色〜赤色の混色光）が発光装置１から出射された。
【０１１１】
本発明者はまた、１．０％Ｐｒ：ＹＡＧ（試料１）に変えて、試料３〜１０のＰｒ：ＹＡＧ（Ｐｒドープ量：０．１モル％、０．３モル％、０．５モル％、０．８モル％、２．０モル％、３．０モル％、５．０モル％、７．５モル％）を用いて発光体５を構成すると、Ｐｒドープ量によって異なる色調の光が得られることを確認した。すなわち、本発明者は、発光装置１では、発光体５に含有させるＰｒ：ＹＡＧのＰｒドープ量を変えることで、所望の色調の発光を得ることができることを確認した。
【０１１２】
本実施形態の発光装置１は、本発明の発光体５を備えたものであるので、上記のように、所望の発光色を得ることができる。発光装置１は、フォトルミネッセンス装置等として好ましく利用することができる。
【０１１３】
本発明の発光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１１に示す如く、発光体５を円板状に成形して、この発光体５の表面に実装ブロック６を突設して、この上に励起光源である発光素子３を実装する構成とすることができる。図１１は、発光素子３側から見た平面図である。
【０１１４】
かかる構成とすれば、回路基板２を用いずに発光装置を構成できるため、発光体５の両側（発光素子３側及びその反対側）から光を得ることができる。
【０１１５】
上記実施形態では、発光体５がＰｒ：ＹＡＧとＰＭＭＡ樹脂との混合物からなり、透光性を有する場合について説明した。かかる構成では、発光体５の全体から発光が起こり、大きな発光強度が得られるため、好ましい。
【０１１６】
発光体５をＰｒ：ＹＡＧの多結晶焼結体により構成してもよい。多結晶焼結体の製造プロセス等を工夫することで、透明性に優れた多結晶焼結体を得ることができる。発光体５をＰｒ：ＹＡＧの単結晶体により構成してもよい。
【０１１７】
発光体５は透光性を有しない構成（例えば、非透光性多結晶焼結体、多結晶焼結体の粉砕物が非透光性バインダを介して結合されて成形された成形体）としてもよい。発光体５が非透光性である場合には、その表面からのみ発光が得られる。
【０１１８】
本発明の無機化合物、発光性組成物、及び発光体は、上記のような発光装置に限らず、種々の用途に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の無機化合物の製造方法は、Ｐｒドープガーネット型化合物等に好ましく適用できる。本発明の化合物は、フォトルミネッセンス装置等の発光装置等の用途に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】Ｐｒ：ＹＡＧの粉末Ｘ線回折測定結果を示す図
【図２】Ｐｒ：ＹＡＧの粉末Ｘ線回折測定結果を示す図
【図３】Ｐｒ：ＹＡＧの粉末Ｘ線回折測定結果を示す図
【図４】（ａ）、（ｂ）はＰｒ：ＹＡＧにおけるＰｒドープ量と格子定数の関係を示す図
【図５】希土類アルミニウムガーネット型化合物（ＲＥ３Ａｌ５Ｏ１２）における希土類のイオン半径と格子定数との関係を示す図
【図６】Ｐｒ：ＹＡＧの発光スペクトル（蛍光スペクトル）
【図７】Ｐｒ：ＹＡＧにおけるＰｒドープ量と２つの発光ピーク波長における発光強度との関係を示す図
【図８】Ｐｒ：ＹＡＧにおけるＰｒドープ量と２つの発光ピーク波長における発光強度の比との関係を示す図
【図９】Ｐｒ：ＹＡＧにおける格子定数と２つの発光ピーク波長における発光強度の比との関係を示す図
【図１０】本発明に係る実施形態の発光体と発光装置の構造を示す図
【図１１】発光装置の設計変更例を示す図
【図１２】ガーネット型化合物に含まれる希土類のイオン半径と格子定数との関係を示す図
【符号の説明】
【０１２１】
１ 発光装置
３  発光素子（励起光源）
５  発光体
【図１】
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【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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