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JP2000026854A - Liminous oxide having stuffed tridymite type or kaliphilite type structure and oxide luminophor - Google Patents

Liminous oxide having stuffed tridymite type or kaliphilite type structure and oxide luminophor

Info

Publication number
JP2000026854A
JP2000026854A JP19069098A JP19069098A JP2000026854A JP 2000026854 A JP2000026854 A JP 2000026854A JP 19069098 A JP19069098 A JP 19069098A JP 19069098 A JP19069098 A JP 19069098A JP 2000026854 A JP2000026854 A JP 2000026854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide
earth metal
metal element
ion
alkaline earth
Prior art date
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Granted
Application number
JP19069098A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3883296B2 (en
Inventor
Tadashi Endo
忠 遠藤
Kyota Ueda
恭太 上田
Hirotane Takizawa
博胤 滝澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP19069098A priority Critical patent/JP3883296B2/en
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  • Luminescent Compositions (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a luminous oxide which shows excellent heat resistance and chemical stability, is useful for a luminophor of a high luminance capable of emitting light of colors from blue to yellow and shows afterglow by using a compound oxide having a specific composition. SOLUTION: An oxide to be used has a stuffed tridymite type structure having a composition of M1M22O4 or a kaliphilite type structure having a composition of M1M32O4 (wherein M1 is an alkaline earth metal element selected from Ca, Sr and Ba; M2 is a metal element selected from Al and Ga; and M3 is Si, Mg or Zn). Further, the alkaline earth metal element M1 of the oxide is substituted by a divalent ion of europium or a trivalent ion of other rare earth metal element provided that the substitution ratio is not more than 30 mol.% of the sum of the alkaline earth metal element ions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、可視・紫
外線や電子線によって励起後に発光することにより、屋
内や屋外、さらには水中などの暗所での表示や照明とし
て利用することのできる発光性酸化物と、この酸化物か
らなる色純度の高い高輝度発光体に関し、さらに詳しく
は、スタッフドトリジマイト型構造(単斜晶系)ないし
はその同形であるカリカスミ石型構造(六方晶系)を有
する無機酸化物とその発光体ならびに発光中心となるこ
とが知られる希土類元素イオンあるいは遷移金属イオン
を含む発光体とそれらの製造法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a light-emitting device which emits light after being excited by visible / ultraviolet light or an electron beam, so that it can be used as a display or illumination in dark places such as indoors and outdoors, and underwater. More specifically, the present invention relates to a crystalline oxide and a high-brightness light-emitting material having a high color purity and comprising a stuffed tridymite-type structure (monoclinic system) or a caricasmite-type structure (hexagonal system) having the same form. The present invention relates to an inorganic oxide having the same, a luminous body thereof, a luminous body containing a rare earth element ion or a transition metal ion known to be a luminescent center, and a method for producing them.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビジョンで用いられる青色、緑色、
赤色の各発光体には高輝度であることが必要であるた
め、様々な硫化物、たとえば具体的には、硫化亜鉛、イ
ットリウム酸硫化物などの発光体が従来より使用されて
いる。しかしながら、これらの硫化物については、長時
間の使用により残像(焼け)を生じることや、あるいは
熱的に分解し電子銃のフィラメント部を化学的に腐食す
るなどの劣化の問題点が指摘されている。特に、コンピ
ュータによる情報表示などが主たる用途となる高品位テ
レビジョンなどでは、走査線の数を増加させるなどの必
要性から、発光体塗布面積が減少し、同じ輝度を維持す
るにも強い電子線照射が必要になっている。さらに、平
面表示としてのプラズマ・ディスプレー用発光体などと
しては、熱的、化学的安定性に優れた同種の発光体の開
発が必要不可欠とされている。
2. Description of the Related Art Blue, green,
Since each red light emitter needs to have high luminance, various sulfides, for example, specifically, light emitters such as zinc sulfide and yttrium oxysulfide have been conventionally used. However, it has been pointed out that these sulfides have a problem of deterioration such as generation of an afterimage (burn) due to long-term use or chemical decomposition of the filament portion of the electron gun due to thermal decomposition. I have. In particular, in high-definition televisions and other applications where the main purpose is to display information on a computer, the necessity of increasing the number of scanning lines reduces the application area of the luminous body, and the electron beam is strong enough to maintain the same brightness. Irradiation is required. Further, as a luminous body for plasma display as a flat display, development of the same kind of luminous body having excellent thermal and chemical stability is indispensable.

【0003】このような状況において、硫化物等の発光
体の欠点とされる低い耐熱性や化学的不安定性の問題を
解消するものとして酸化物からなる発光体が注目されて
いる。しかしながら、実際には、リン酸塩、ホウ酸塩、
ケイ酸塩およびアルミン酸塩の一部の酸化物は、熱的お
よび化学的安定性に優れ、かつ、可視・紫外線で励起・
発光する発光体として知られてはいるが、電子線などの
加速粒子線で効率よく励起・発光するものの数は少な
い。
[0003] Under such circumstances, luminous bodies made of oxides have been attracting attention as a solution to the problems of low heat resistance and chemical instability, which are disadvantages of luminous bodies such as sulfides. However, in practice, phosphates, borates,
Some oxides of silicates and aluminates have excellent thermal and chemical stability,
Although known as a luminous body that emits light, the number of those that efficiently excite and emit light with an accelerated particle beam such as an electron beam is small.

【0004】たとえば、最近、紫外線などで明るく発光
する酸化物蛍光体として、単斜晶系に属するスタッフド
トリジマイト型構造の酸化物に主付活剤としてEu2+
添加したものが報告(J. Electrochem. Soc., 118, 930
(1971)、米国特許2392814号明細書、米国特許3
294699号明細書)されており、さらにこれが他の
希土類イオンとの組み合わせにより残光性の長い蓄光特
性を示すことについても特開平7−11250号などに
開示されている。これら化合物は、高温では対称性の高
い六方晶系に相転移する。そして、基本的には六方晶系
に帰属し、大きな超格子単位胞をもつ相も見出されてい
る(Z. anorg. Allg. Chem., 415, 40(1979))。しかし
ながら、より発光特性に優れたスタッフドトリジマイト
型構造の酸化物は依然として提供されていない状況にあ
る。
For example, recently, as an oxide phosphor that emits bright light by ultraviolet rays or the like, a phosphor obtained by adding Eu 2+ as a main activator to an oxide having a stuffed tridymite type structure belonging to a monoclinic system has been reported (J. . Electrochem. Soc., 118, 930
(1971), U.S. Pat. No. 2,392,814, U.S. Pat.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-11250 discloses that this compound exhibits long afterglow light storage characteristics in combination with other rare earth ions. At high temperatures, these compounds undergo a phase transition to a highly symmetric hexagonal system. A phase belonging to a hexagonal system and having a large superlattice unit cell has also been found (Z. anorg. Allg. Chem., 415, 40 (1979)). However, an oxide having a stuffed tridymite structure having more excellent light emitting properties has not been provided yet.

【0005】一方で、同じ骨組みの、分類上はカリカス
ミ石(KAlSiO4 )型化合物と呼ばれるものがあ
る。これは、六方晶系に帰属し、スタッフドトリジマイ
ト型構造の四面体を上向きのAlO4 四面体と下向きの
SiO4 四面体とで交互に置き換えた六員環の骨格構造
からなる。また、類似構造をもつ化合物も各種報告(Bu
ll. Soc. Fr. Mineral. Crystallogr., 87, 108(1964),
J. Inorg. Nucl. Chem., 38, 983 (1976), Z. Anorg.
Allg. Chem., 475, 205(1981), Mineral. Mag.,45, 111
(1982), Bull. Mineral., 108, 643(1985), Z. Kristal
logr., 176, 29(1986), J. Solid State Chem., 71, 36
1(1987), Phys. Chem. Minerals., 16, 276(1988), Eu
r. J. Mineral., 2, 273(1990))されているが、しか
し、これまでにこれらの化合物の発光特性に関する報告
はなされていない。
[0005] On the other hand, there is a compound of the same skeleton, which is called a calycasite (KAlSiO 4 ) type compound. It belongs to a hexagonal system, and has a skeleton structure of a six-membered ring in which tetrahedrons having a stuffed tridymite structure are alternately replaced by upward AlO 4 tetragons and downward SiO 4 tetrahedra. In addition, various reports on compounds with similar structures (Bu
ll. Soc. Fr. Mineral. Crystallogr., 87, 108 (1964),
J. Inorg. Nucl. Chem., 38, 983 (1976), Z. Anorg.
Allg. Chem., 475, 205 (1981), Mineral. Mag., 45, 111.
(1982), Bull.Mineral., 108, 643 (1985), Z. Kristal
logr., 176, 29 (1986), J. Solid State Chem., 71, 36
1 (1987), Phys. Chem. Minerals., 16, 276 (1988), Eu
r. J. Mineral., 2, 273 (1990)), however, no report has been made on the luminescent properties of these compounds.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この出願の発明は、以
上のとおりの事情に鑑みて、硫化物等の発光体の欠点と
される低い耐熱性や化学的不安定性を解決するものとし
て、カリカスミ石型ないしはスタッフドトリジマイト型
構造を有する新しい酸化物発光体を提供することを課題
としている。さらに、この出願は、発光中心となる希土
類金属イオンや遷移金属イオンを付活することにより、
青色から黄色発光を示す高輝度発光体とする他に、非化
学量論組成によって新たに残光性を有する発光体を提供
することを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the circumstances as described above, the invention of the present application aims at solving the problems of low heat resistance and chemical instability, which are disadvantages of luminous bodies such as sulfides, and has been proposed as a method for solving the problem. It is an object of the present invention to provide a new oxide luminous body having a stone type or stuffed tridymite type structure. Further, the present application activates a rare earth metal ion or a transition metal ion serving as an emission center,
Another object of the present invention is to provide a luminous body having a new afterglow property due to a non-stoichiometric composition, in addition to a high-luminance luminous body that emits blue to yellow light.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記のとおりの課題を解
決するために、この出願は、まず第1の発明として、M
1 2 24 (式中のM1 は、Ca、SrおよびBaから
選択された1種以上のアルカリ土類金属元素を、M
2 は、AlおよびGaから選択された1種以上の元素を
示す)で表わされる組成であって、スタッフドトリジマ
イト型構造を有する発光性酸化物を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present application first discloses a first invention of M
1 M 2 2 O 4 (wherein M 1 represents one or more alkaline earth metal elements selected from Ca, Sr and Ba,
2 represents one or more elements selected from Al and Ga) and provides a luminescent oxide having a stuffed tridymite structure.

【0008】また、この出願は、第2の発明として、M
1 3 24 (式中のM1 は、Ca、SrおよびBaから
選択される1種以上のアルカリ土類金属元素を、M
3 は、Siと、MgまたはZnの金属元素を示す)で表
わされる組成であって、カリカスミ石型構造を有するこ
とを特徴とする発光性酸化物を提供する。そして、この
出願は、前記の第1または2の発明の酸化物について、
第3の発明として、M1 のアルカリ土類金属元素イオン
の一部がユウロピウム二価イオンで置換されていること
を特徴とする酸化物を、第4の発明として、ユウロピウ
ム二価イオンによる置換が10モル%以下である酸化物
を、第5の発明として、第1または2の発明の酸化物に
ついて、M1 のアルカリ土類金属元素イオンの一部がユ
ウロピウム二価イオンと他の希土類金属三価イオンとに
より置換されていることを特徴とする酸化物を、第6の
発明として、ユウロピウム二価イオンと他の希土類三価
イオンとによる置換が10モル%以下である酸化物を、
第7の発明として、第2の発明の酸化物について、M3
の金属元素イオンの一部がMn2+により置換されている
ことを特徴とする酸化物を、第8の発明として、Mn2+
による置換が50モル%以下である酸化物をも提供す
る。
[0008] This application discloses a second invention, M
1 M 3 2 O 4 (M 1 in the formula, Ca, one or more alkaline earth metal elements selected from Sr and Ba, M
3 represents a metal element of Si and Mg or Zn), and provides a light-emitting oxide characterized by having a calycasite-type structure. This application relates to the oxide of the first or second invention,
As a third invention, an oxide characterized in that a part of the alkaline earth metal element ion of M 1 is substituted with europium divalent ion, and as a fourth invention, substitution with europium divalent ion is carried out. 10 or less mole% oxide, as a fifth aspect of the invention, the oxide of the first or second invention, a part of europium divalent ions and other rare earth metals third alkaline earth metal ions of M 1 An oxide characterized in that it is substituted by a valent ion, as a sixth invention, an oxide whose substitution by a europium divalent ion and another rare earth trivalent ion is 10 mol% or less,
As a seventh invention, the oxide of the second invention has M 3
The oxide portion of the metal element ion is characterized in that it is substituted by Mn 2+, as an invention of the 8, Mn 2+
Also provided is an oxide having up to 50 mol% of substitutions by:

【0009】さらに、この出願は、第9の発明として、
第1から8の発明のいずれかの酸化物からなることを特
徴とする発光体を、第10の発明として、加速された電
子線による励起、もしくは140〜480nmの範囲の
紫外・可視光による励起にもとづいて発光する発光体を
提供する。また、この出願は、第11の発明として、第
1から8の発明のいずれかの酸化物の製造方法であっ
て、酸化物組成を構成する原料元素の化合物を混合し、
加圧成形後に焼成することを特徴とする酸化物の製造方
法を、第12の発明として、加圧成形前に仮焼を行う製
造方法を、第13の発明として、還元雰囲気または大気
中で、1150〜1550℃の温度において焼成する製
造方法も提供する。以上のとおりのこの出願の発明は、
以下のとおりの、この出願の発明者による詳細な検討の
結果から完成されている。すなわち、従来技術の知見を
踏まえ、化学組成式がAB2 4 (ここでAは主として
アルカリ土類金属イオン、Bは第III族元素からなる3
価イオン)で表される化合物群を中心に種々検討を進め
たところ、スピネル型構造からなる化合物以外に、スタ
ッフドトリジマイト型構造(単斜晶系)あるいはその類
似同形としてのカリカスミ石型構造(六方晶系)の化合
物が新たに合成でき、この複合酸化物の組成と焼成過程
を最適化することによって「自己付活型発光」すること
を見出した。
[0009] Further, the present application provides, as a ninth invention,
A luminous body comprising the oxide according to any one of the first to eighth inventions is provided as a tenth invention, which is excited by an accelerated electron beam or excited by ultraviolet / visible light in a range of 140 to 480 nm. A luminous body which emits light based on the luminous body is provided. Further, the present application provides, as an eleventh invention, a method for producing an oxide according to any one of the first to eighth inventions, wherein a compound of a raw material element constituting the oxide composition is mixed,
As a twelfth invention, a method for producing an oxide characterized by firing after pressure molding, a production method for performing calcination before pressure molding, as a thirteenth invention, in a reducing atmosphere or air, A manufacturing method for firing at a temperature of 1150 to 1550 ° C is also provided. As described above, the invention of this application is:
The present invention has been completed as a result of detailed studies by the inventor of the present application as follows. That is, based on the knowledge of the prior art, the chemical composition formula is AB 2 O 4 (where A is mainly an alkaline earth metal ion and B is
Investigations have been made mainly on the compound group represented by (valent ion), and in addition to the compound having the spinel structure, the caricasite-type structure (staffed tridymite-type structure (monoclinic system) or a similar isomorph thereof ( Hexagonal compound was newly synthesized, and it was found that “self-activated light emission” was obtained by optimizing the composition and firing process of this composite oxide.

【0010】また、これを母体としてEu2+やMn2+
どの発光中心イオンを付活した発光体が作製できると共
に、Eu2+を付活した場合には、さらに種々の希土類金
属イオンを共付活することによって、極めて高輝度な発
光体となることを見いだした。さらに、所定の酸化物原
料ないしは焼成によって予め合成したスピネル型構造の
粉体を1kg/cm3 〜5000kg/cm3 の圧力で
加圧し成型後、再焼成することにより上記目的のスタッ
フドトリジマイト型構造をもつ焼結体の作製ができ、発
光体としてこの発明の目的を達成できることを見いだし
た。
Using this as a base material, a luminous body can be produced in which a luminescent center ion such as Eu 2+ or Mn 2+ is activated, and when Eu 2+ is activated, various rare earth metal ions can be further produced. It has been found that co-activation results in an extremely high-luminance luminescent material. Moreover, certain oxide material or after pressurized molding the powder previously synthesized spinel structure at a pressure of 1kg / cm 3 ~5000kg / cm 3 by calcination, by re-firing of the object Stuffed tri di chromite structure It has been found that a sintered body having the following characteristics can be produced, and the object of the present invention can be achieved as a light emitting body.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】上記のように、この出願の発明
は、(1)組成式がM1 2 24 またはM1 3 2
4 (ただし式中、M1 はCa、SrおよびBaから選択
された1種以上のアルカリ土類金属元素、M2 はAl、
およびGaから選択された1種類以上の元素、ないしは
3 は、Siと、MgおよびZnから選択された1種類
の元素)で表されるスタッフドトリジマイト型ないしは
カリカスミ石型構造を有する酸化物、(2)M1 のアル
カリ土類金属イオンの一部をユウロピウム二価イオンと
し、さらには他の希土類金属三価イオンとともに置き換
えたことによる酸化物、(3)M3 の元素をMn2+で置
き換えたことによる酸化物、そして(4)以上の酸化物
からなる発光体と、(5)これら酸化物の、加圧成形と
焼成による製造方法を提供するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As described above, the invention of this application
Is that (1) the composition formula is M1MTwo TwoOFourOr M1M Three TwoO
Four(Where M1Is selected from Ca, Sr and Ba
One or more alkaline earth metal elements, MTwoIs Al,
And one or more elements selected from Ga and
MThreeIs one selected from Si and Mg and Zn
Element) represented by stuffed tridymite type or
Oxides having a calycasite-type structure, (2) M1Al
Some potassium earth metal ions are converted to europium divalent ions.
And replace it with other rare earth metal trivalent ions.
(3) MThreeElement of Mn2+Put in
Oxides resulting from replacement, and oxides of (4) and above
And (5) pressure-forming of these oxides.
It is intended to provide a production method by firing.

【0012】M1 2 24 の化学組成式で表わされるス
タッフドトリジマイト型構造(単斜晶系)の複合酸化物
については、(Cal Srm Ba1-l-m )(Aln Ga
1-n2 4 で、l、m、nの各々は、0〜1で表わす
こともできるものである。たとえば、CaAl2 4
SrAl2 4 ;BaGa2 4 ;Ca0.5 Sr 0.5
2 4 、すなわちCaSrAl4 8 ;Ba0.5 Sr
0.5 Ga2 4 、すなわちBaSrGa4 8 ;SrA
lGaO4 ;BaAl0.5 Ga1.5 4 、すなわちBa
2 AlGa3 8 等がその組成として示される。なかで
もこの発明においては、その発光性酸化物としての有用
性において、M1 が2種以上の、CaSrAl4 8
BaSrGa4 8 等がより適当なものとして例示され
る。
M1MTwo TwoOFourRepresented by the chemical composition formula
Composite oxide with toughdotridymite structure (monoclinic)
For (CalSrmBa1-lm) (AlnGa
1-n)TwoOFourAnd each of l, m and n is represented by 0 to 1.
It can also be. For example, CaAlTwoOFour;
SrAlTwoOFourBaGaTwoOFour; Ca0.5Sr 0.5A
lTwoOFourIe, CaSrAlFourO8Ba0.5Sr
0.5GaTwoOFourIe, BaSrGaFourO8; SrA
lGaOFour; BaAl0.5Ga1.5OFourIe, Ba
TwoAlGaThreeO8Etc. are indicated as the composition. in
Also useful in the present invention as a luminescent oxide
In sex, M1Is two or more, CaSrAlFourO8,
BaSrGaFourO8Etc. are exemplified as more appropriate ones.
You.

【0013】一方、カリカスミ石構造(六方晶系)の、
1 3 24 の化学組成式で示される複合酸化物は、
(Cal Srm Ba1-l-m )〔(Mgp Zn1-p q
1-q2 4 で、l、m、qは0〜1で、pは0また
は1で表すことのできるものである。たとえば、BaM
gSiO4 ;Ba0.5 Sr0.5 MgSiO4 ;Ba0.1
Ca 0.9 MgSiO4 ;BaZnSiO4 ;Ca0.5
0.5 Zn0.5 Si1.5 4等である。なかでも、この
カリカスミ石構造の酸化物としては、(Ca,Srおよ
び/またはBa)MgSiO4 、(Ca,Srおよび/
またはBa)ZnSiO4 の組成系のものが適当なもの
として挙げられる。
On the other hand, of the calycasite structure (hexagonal),
M1MThree TwoOFourThe composite oxide represented by the chemical composition formula of
(CalSrmBa1-lm) [(MgpZn1-p)qS
i1-q]TwoOFourWhere l, m, and q are 0 to 1, and p is 0 or
Can be represented by 1. For example, BaM
gSiOFourBa0.5Sr0.5MgSiOFourBa0.1
Ca 0.9MgSiOFour; BaZnSiOFour; Ca0.5B
a0.5Zn0.5Si1.5OFourAnd so on. Above all, this
Oxides of the calycite structure include (Ca, Sr and
And / or Ba) MgSiOFour, (Ca, Sr and / or
Or Ba) ZnSiOFourOf suitable composition
It is listed as.

【0014】そして、この発明においては、発光性複合
酸化物として、以上の、M1 2 2 4 のスタッフドトリ
ジマイト型構造(単斜晶系)の酸化物およびM1 3 2
4 のカリカスミ石型構造(六方晶系)の酸化物のいずれ
の場合にも、M1 のアルカリ土類金属のイオンを、ユー
ロピウム(Eu)の二価イオン、もしくはさらにこれに
他の希土類金属元素の三価イオンとの組合わせにより置
換したものが提供される。この場合の置換は、M1 アル
カリ土類金属元素イオンの全体に対して好適には30モ
ル%以下、さらには1〜15モル%程度、そして10モ
ル%以下の割合とするのが適当である。30モル%を超
える場合には、複合酸化物としての前記の特有の構造が
得られにくくなり、また発光特性についても向上は見込
めない。一方、1モル%未満では、発光特性が向上しに
くくなる。発光特性の観点からは、前記のM1 3 24
のカリカスミ石型構造の複合酸化物について、M3 の元
素イオンがマンガンのイオン(Mn2+)により置換され
たものもこの発明により提供される。この場合の置換
は、70モル%以下、さらには50モル%以下、より好
ましくは10〜50モル%の割合で置換されたものが適
当なものとして例示される。
In the present invention, the luminescent composite
As an oxide, M1MTwo TwoO FourStaff Dotori
Oxide having a dimite type structure (monoclinic) and M1MThree TwoO
FourAny of the oxides of the caricasite-type structure (hexagonal)
In the case of1Of alkaline earth metal ions
Divalent ion of ropium (Eu) or more
Other rare earth metal elements in combination with trivalent ions
A replacement is provided. The replacement in this case is M1Al
The total amount of potassium earth metal ions is preferably 30
% Or less, more preferably about 1 to 15 mol%, and
% Is appropriate. More than 30 mol%
When it is possible to obtain, the above-mentioned specific structure as a composite oxide is
It is difficult to obtain and it is expected that the emission characteristics will improve
I can't. On the other hand, when the content is less than 1 mol%, the light emission characteristics are improved.
It becomes hard. From the viewpoint of emission characteristics, the above-mentioned M1MThree TwoOFour
Of the complex oxide having a carcassite type structure ofThreeSource of
The elementary ion is a manganese ion (Mn2+) Is replaced by
Are also provided by the present invention. Replacement in this case
Is at most 70 mol%, further preferably at most 50 mol%, more preferably
Preferably, those substituted at a rate of 10 to 50 mol% are suitable.
Exemplified as appropriate.

【0015】そして、この発明の発光体については、よ
り特徴的なものとしては、加速された電子線による励
起、もしくは140〜480nmの範囲の紫外・可視光
による励起にもとづいて発光するものが例示される。こ
の発明の複合酸化物の製造は、一般的には、酸化物組成
を構成する原料元素の化合物を乾式または湿式で混合
し、混合粉末を加圧成形(たとえば圧力が1〜5000
kg/cm2 の範囲)し、次いで焼成するとのプロセス
により行うことができる。
The luminous body of the present invention is more characteristically one that emits light based on excitation by an accelerated electron beam or excitation by ultraviolet / visible light in the range of 140 to 480 nm. Is done. In the production of the composite oxide of the present invention, generally, the compounds of the raw material elements constituting the oxide composition are mixed in a dry or wet method, and the mixed powder is subjected to pressure molding (for example, pressure of 1 to 5000).
kg / cm 2 ) and then firing.

【0016】加圧成形の前には、粉末を仮焼しておいて
もよい。この場合の温度は、組成によっても異るが、8
00〜950℃程度を目安とすることができる。また、
焼成は、同様に組成によっても異るが、1150〜15
50℃程度の温度を目安とし、還元雰囲気下、あるいは
大気中等で行うことができる。還元雰囲気は、アルゴ
ン、ヘリウム等の希ガスと、水素ガスとの混合雰囲気と
するのが適当でもある。
Prior to the pressing, the powder may be calcined. The temperature in this case depends on the composition,
About 00 to 950 ° C. can be used as a guide. Also,
The firing is also different depending on the composition, but 1150 to 15
The reaction can be carried out under a reducing atmosphere or in the air, using a temperature of about 50 ° C. as a guide. The reducing atmosphere is suitably a mixed atmosphere of a rare gas such as argon or helium and a hydrogen gas.

【0017】以上のとおりのこの発明の複合酸化物によ
り、特徴のある発光体の母体物質として、そして青色か
ら黄色発光を示す高輝度発光体とすること、さらには残
光性を示す発光体を提供することができる。そこで、以
下実施例を示し、さらに詳しく説明する。
By using the composite oxide of the present invention as described above, a high-luminance luminous body that emits blue to yellow light as a base substance of a characteristic luminous body, and a luminous body that exhibits afterglow can be obtained. Can be provided. Therefore, an embodiment will be described below and described in more detail.

【0018】[0018]

【実施例1】CaCO3 、SrCO3 およびAl2 3
を1:1:2のモル比となるよう秤量して混合した(試
料A)。また、これとは別に、化学式[(CaSr)
0.90Eu0.1 2 Al4 8 となるようCaCO3 、S
rCO3 、Al2 3 およびEu2 3 を秤量し、エタ
ノール中で24時間ボールミルによる湿式混合を行い、
乾燥処理した(試料B)。各々の混合試料A、Bについ
て、これを100MPaの条件下で一軸加圧成型し、1
200℃〜1500℃の範囲において、還元雰囲気(5
%H2 /Arガス)で24時間反応させた。ただし、昇
温速度はいずれも5℃/分とし、24時間所定の温度で
保持後は、炉内徐冷を行った。
Example 1 CaCO 3 , SrCO 3 and Al 2 O 3
Were weighed and mixed so as to have a molar ratio of 1: 1: 2 (sample A). In addition, separately from this, the chemical formula [(CaSr)
0.90 Eu 0.1 ] 2 Al 4 O 8 CaCO 3 , S
rCO 3 , Al 2 O 3 and Eu 2 O 3 were weighed, and wet-mixed with a ball mill in ethanol for 24 hours.
The sample was dried (sample B). Each of the mixed samples A and B was uniaxially press-molded under the condition of 100 MPa.
In the range of 200 ° C to 1500 ° C, a reducing atmosphere (5
% H 2 / Ar gas) for 24 hours. However, the heating rate was set to 5 ° C./min, and the furnace was gradually cooled after holding at a predetermined temperature for 24 hours.

【0019】1300℃の熱処理では、(Ca,Sr)
3 Al2 6 に相当する弱いピークが現れたが、140
0℃ないしは1500℃の熱処理により、単一相の得ら
れることがわかった。粉末X線回折の結果から、試料
A、およびBともにSrAl2 4 と同じく単斜晶系に
帰属されることが確認された。また、試料Aにより、そ
の格子定数は、a=8.268(7)Å、b=8.76
(2)Å、c=15.36(2)Å、β=92.2
(5)°と求めることができた。図1に、新しく得られ
た試料Aの化合物、CaSrAl4 8 の結晶構造であ
るスタッフドトリジマイト型構造を模式的に示した。
In the heat treatment at 1300 ° C., (Ca, Sr)
A weak peak corresponding to 3 Al 2 O 6 appeared,
It has been found that a single phase can be obtained by heat treatment at 0 ° C. to 1500 ° C. From the results of powder X-ray diffraction, it was confirmed that both samples A and B belong to a monoclinic system like SrAl 2 O 4 . Further, according to the sample A, the lattice constants are a = 8.268 (7) Å and b = 8.76.
(2) Å, c = 15.36 (2) Å, β = 92.2
(5) was obtained. FIG. 1 schematically shows a stuffed tridymite structure, which is a crystal structure of a newly obtained compound of sample A, CaSrAl 4 O 8 .

【0020】上向きと下向きのAlO4 配位四面体が頂
点を共有しながら交互に繋がり、六員環からなる層状骨
格を形作る。また、得られたX線回折ピークは若干ブロ
ードであったことからNaBF4 (5wt%)をフラッ
クスとして、結晶性の高い粉末試料の作製を試みた。こ
の結晶構造内には、二種類のアルカリ土類金属イオンの
置換サイトがあることから、CaとSrとの占有率を各
々0.5、温度因子を0.5としてRietveld解析法によ
る各原子パラメーターの最適化を図ったところ、Caと
Srとは異なるサイトを占めていることがわかった。
The upward and downward AlO 4 coordination tetrahedra are alternately connected while sharing the vertices, forming a layered skeleton composed of six-membered rings. Further, since the obtained X-ray diffraction peak was slightly broad, an attempt was made to prepare a powder sample having high crystallinity using NaBF 4 (5 wt%) as a flux. Since there are two types of substitution sites for alkaline earth metal ions in this crystal structure, each atomic parameter by Rietveld analysis is set by setting the occupancy of Ca and Sr to 0.5 and the temperature factor to 0.5. When optimization was performed, it was found that Ca and Sr occupy different sites.

【0021】この化合物は、680℃付近で吸熱変化を
伴う挙動を示したことから、SrAl2 4 と同じく単
斜晶系から六方晶系への構造相転移があるものと考えら
れる。一方、試料Bについて、800℃で数回の焼成を
繰り返すと斜方晶系に帰属される結晶相(a=8.19
6(2)Å、b=8.776(3)Å、c=15.18
0(6)Å)が生成した。この相の格子定数にはc≒√
3bの関係が認められることから、六方晶系にある相が
組成の変化に伴って歪んだものと考えられた。
Since this compound showed a behavior accompanied by an endothermic change at around 680 ° C., it is considered that there is a structural phase transition from a monoclinic system to a hexagonal system like SrAl 2 O 4 . On the other hand, for sample B, when the firing was repeated several times at 800 ° C., the crystal phase belonging to the orthorhombic system (a = 8.19)
6 (2) Å, b = 8.776 (3) Å, c = 15.18
0 (6)}). The lattice constant of this phase is c ≒ √
Since the relationship of 3b was recognized, it was considered that the hexagonal phase was distorted with the change in composition.

【0022】図2には、試料Bより得られた[(CaS
r)0.90Eu0.1 2 Al4 8 の励起・発光スペクト
ルを示した。この図2から、Eu2+を付活したSrAl
2 4 では、520nm付近にピークをもつ発光となっ
たが、Eu2+を付活したCaSrAl4 8 でも、ほぼ
同じ発光強度を有し480nm付近を最大強度とするブ
ロードなピークとなることがわかった。
FIG. 2 shows that [(CaS
r)0.90Eu0.1]TwoAlFourO8Excitation and emission spectra
Showed. From this FIG.2+Activated SrAl
TwoO FourIn this case, the emission has a peak near 520 nm.
But Eu2+Activated CaSrAlFourO8But almost
A filter having the same emission intensity and having a maximum intensity around 480 nm.
It turned out to be a peak load.

【0023】図3にその蛍光寿命の測定結果を示した。
ここでは、蓄光顔料のJIS規格(JISK5120)
に定められた燐光輝度試験方法に基づき、常用光源D65
をもちいて200ルクス、10分間照射後の時間経過に
伴う残光輝度変化として示す。図3から、[(CaS
r)0.90Eu0.1 2 Al4 8 では、若干長い残光性
を示す傾向にあることがわかる。しかし、SrAl2
4 とはほぼ同じ残光機構であると予測されたことから、
改善された理由には、SrとCaとが異なった置換サイ
トを占め、次いでEu2+の置換できるサイトがどちらか
に制限されたことにより、濃度消光、キラーセンターに
よる影響を回避できたものと考えられる。
FIG. 3 shows the measurement results of the fluorescence lifetime.
Here, the JIS standard for phosphorescent pigments (JIS K5120)
Based on the phosphorescent luminance test method specified in, conventional light source D 65
Is shown as a change in afterglow luminance over time after irradiation at 200 lux for 10 minutes. From FIG. 3, [(CaS
r) 0.90 Eu 0.1 ] 2 Al 4 O 8 tends to exhibit a slightly longer afterglow. However, SrAl 2 O
Since 4 was predicted to be almost the same afterglow mechanism,
The reason for the improvement is that Sr and Ca occupy different substitution sites, and then the sites where Eu 2+ can be substituted are restricted to either one, so that concentration quenching and the effect of the killer center can be avoided. Conceivable.

【0024】[0024]

【実施例2】BaCO3 、SrCO3 およびGa2 3
を1:1:2のモル比となるよう秤量して混合した。ま
た、化学式[(BaSr)0.9 Eu0.1 2 Ga4 8
となるようEu2 3 を秤量、エタノール中で24時間
ボールミルによる湿式混合を行った。大気中にて乾燥後
は、これを100MPaの条件下で一軸加圧成型し、1
200℃〜1400℃の範囲、還元雰囲気(5%H2
Arガス)で反応させた。
Embodiment 2 BaCO 3 , SrCO 3 and Ga 2 O 3
Were weighed and mixed to give a molar ratio of 1: 1: 2. Further, the chemical formula [(BaSr) 0.9 Eu 0.1 ] 2 Ga 4 O 8
Eu 2 O 3 was weighed and wet-mixed in ethanol for 24 hours by a ball mill. After drying in the air, this was uniaxially pressed under the conditions of 100 MPa,
In the range of 200 ° C. to 1400 ° C., a reducing atmosphere (5% H 2 /
(Ar gas).

【0025】1200℃では、強度の弱い未知相の共存
する粉末X線回折図形となったが、1250℃で72時
間処理することによりほぼ単一相の得られることがわか
った。これはBaAl2 4 と同じく、スタッフドトリ
ジマイト型構造の高温相である六方晶系に帰属され、そ
の格子定数は、ahex =5.282(6)Å、chex
8.789(5)Åとなることがわかった。ちなみに、
BaSrGa4 8 は斜方晶系に指数付けが可能で、そ
の格子定数は、aortho =8.742(5)Å、b
ortho =9.182(6)Å、cortho =15.915
(7)Åと求まるが、これはahex ≒cortho / 3、a
hex ×√3≒bortho の関係にあることから、六方晶系
の相が歪んだ結晶構造をもつことがわかる。
At 1200 ° C., an X-ray powder diffraction pattern was obtained in which an unknown phase having a low strength coexisted. However, it was found that a substantially single phase was obtained by treating at 1250 ° C. for 72 hours. This is attributed to a hexagonal system, which is a high-temperature phase of a stuffed tridymite structure, like BaAl 2 O 4, and its lattice constant is a hex = 5.282 (6) Å, c hex =
8.789 (5)}. By the way,
BaSrGa 4 O 8 can be indexed to orthorhombic, and its lattice constant is a ortho = 8.742 (5) Å, b
ortho = 9.182 (6) Å, ortho = 15.915
(7) Å, which is a hex ≒ c ortho / 3, a
The relationship of hex × {3} b ortho indicates that the hexagonal phase has a distorted crystal structure.

【0026】[(BaSr)0.90Eu0.1 2 GaGa
4 8 の励起・発光スペクトルの測定から、530nm
付近にEu2+の4f6 5d1 →4f7 遷移に帰属される
ブロードなピークが観測された。
[(BaSr) 0.90 Eu 0.1 ] 2 GaGa
From the measurement of the excitation / emission spectrum of 4 O 8 , 530 nm
Broad peak assignable to 4f 6 5d 1 → 4f 7 transition Eu 2+ was observed in the vicinity.

【0027】[0027]

【実施例3】BaCO3 、MgOおよびSiO2 を化学
組成BaMg1-x SiO4 (x=±0.3、±0.1、
0)となるように秤量、得られた粉末試料を900℃で
約12時間仮焼を行った後、100MPaの条件下で一
軸加圧成型し、1200℃〜1500℃の温度範囲で1
2時間、空気中で反応させた。
Example 3 BaCO 3 , MgO and SiO 2 were converted to a chemical composition BaMg 1-x SiO 4 (x = ± 0.3, ± 0.1,
0), and the obtained powder sample was calcined at 900 ° C. for about 12 hours, then uniaxially pressed under the condition of 100 MPa, and pressed at 1200 ° C. to 1500 ° C. for 1 hour.
The reaction was performed in air for 2 hours.

【0028】図4に示す粉末X線回折の結果から、Ba
MgSiO4 (x=0の試料)については、1500℃
の焼成条件で単一相の合成できることがわかる。また、
1500℃以下の焼成条件においては、図中●で示す副
生成物としてBa3 MgSi 2 8 (JCPDS カー
ドNo. 10−74)の共存していることが確認できた。
この化合物は、1300℃、12時間の反応で化学量論
組成比の混合物から単一相として合成することができ
る。また、上述の非化学量論組成比で混合、反応させた
試料については、同じくBa3 MgSi2 8 の存在が
確認できた。特にMgが少ない試料では、1300℃に
おいても未同定の相の存在が認められた。
From the results of the powder X-ray diffraction shown in FIG.
MgSiOFour(Sample of x = 0) is 1500 ° C.
It can be seen that a single phase can be synthesized under the firing conditions. Also,
Under firing conditions of 1500 ° C. or less,
Ba as productThreeMgSi TwoO8(JCPDS Car
No. 10-74).
This compound is stoichiometric in a reaction at 1300 ° C for 12 hours.
Can be synthesized as a single phase from a mixture of composition ratio
You. Further, mixing and reaction were performed at the above non-stoichiometric composition ratio.
For the sample, BaThreeMgSiTwoO8The existence of
It could be confirmed. Especially for samples with low Mg,
The presence of an unidentified phase was also confirmed.

【0029】得られたカリカスミ石型構造のBaMgS
iO4 は、六方晶系で指数付けでき、その格子定数は、
a=9.122(2)Å、c=8.743(6)Åと決
定できた。これは、図1に示した結晶構造において、A
lO4 配位四面体に代わって上向きのMgO4 配位四面
体と下向きのSiO4 配位四面体がお互いに頂点を共有
しながら繋がり、六員環からなる層状骨格を形作ってい
る。
[0029] The obtained CaMica-type structure BaMgS
iO 4 can be indexed in a hexagonal system, and its lattice constant is
a = 9.122 (2)} and c = 8.743 (6)}. This means that in the crystal structure shown in FIG.
Instead of the lO 4 coordination tetrahedron, the upward MgO 4 coordination tetrahedron and the downward SiO 4 coordination tetrahedron are connected to each other while sharing vertices, forming a layered skeleton composed of six-membered rings.

【0030】図5には、このBaMgSiO4 の電子線
励起に基づく発光スペクトルの結果を示した。約510
nmに強い緑色発光(自己付活型)を示した。この発光
は、上向きのMgO4 配位四面体と下向きのSiO4
位四面体がお互いに頂点を共有して繋がった骨格構造と
深く関わっており、Rietvelt解析法によれば、特に二つ
あるBa2+イオンサイトの一方のみの欠陥によって生じ
ている可能性がある。
FIG. 5 shows the result of an emission spectrum based on the electron beam excitation of BaMgSiO 4 . About 510
Strong green light emission (self-activation type) was shown in nm. This light emission is deeply related to a skeletal structure in which an upward MgO 4 coordination tetrahedron and a downward SiO 4 coordination tetrahedron are connected to each other by sharing vertices, and according to Rietvelt analysis, there are two in particular. It may be caused by a defect in only one of the Ba 2+ ion sites.

【0031】[0031]

【実施例4】BaCO3 、SrCO3 、MgOおよびS
iO2 を化学組成Ba1-x Srx MgSiO4 (x=
0.1、0.5)となるように秤量、得られた粉末試料
を900℃で約12時間仮焼を行った後、100MPa
の条件下で一軸加圧成型し、1500℃の温度範囲で1
2時間、空気中で反応させた。
Embodiment 4 BaCO 3 , SrCO 3 , MgO and S
iO 2 was converted to a chemical composition Ba 1-x Sr x MgSiO 4 (x =
0.1, 0.5), and after calcining the obtained powder sample at 900 ° C. for about 12 hours,
Uniaxial pressure molding under the conditions of
The reaction was performed in air for 2 hours.

【0032】図6に示す粉末X線回折の結果から、六方
晶系に帰属されるBaMgSiO4の格子定数(a=
9.122(2)Å、c=8.743(6)Å)が、B
2+より20%程度イオン半径の小さなSr2+で置き換
わることによって、低い対称性へと変化している様子が
わかる。回折ピークがシャープではないので正確な格子
定数は求められなかったが、x=0.5では、CuKα
を線源とする回折図形で2θ=29〜33°に単斜晶系
の相に特徴的な3本のピークの現れている様子がわか
る。
From the results of the powder X-ray diffraction shown in FIG. 6, the lattice constant of BaMgSiO 4 (a =
9.122 (2)}, c = 8.743 (6)})
It can be seen that the symmetry is changed to low symmetry by replacing with Sr 2+ having an ionic radius of about 20% smaller than a 2+ . Since the diffraction peak was not sharp, an accurate lattice constant could not be obtained.
It can be seen that three peaks characteristic of a monoclinic phase appear at 2θ = 29 ° to 33 ° in a diffraction pattern using as a radiation source.

【0033】[0033]

【実施例5】BaCO3 、CaCO3 、MgOおよびS
iO2 を化学組成Ba1-x Cax MgSiO4 (x=
0.1、0.5)となるように秤量、得られた粉末試料
を900℃で約12時間仮焼を行った後、100MPa
の条件下で一軸加圧成型し、1500℃の温度範囲で1
2時間、空気中で反応させた。
Embodiment 5 BaCO 3 , CaCO 3 , MgO and S
The iO 2 was converted to the chemical composition Ba 1-x Ca x MgSiO 4 (x =
0.1, 0.5), and after calcining the obtained powder sample at 900 ° C. for about 12 hours,
Uniaxial pressure molding under the conditions of
The reaction was performed in air for 2 hours.

【0034】図7に示す粉末X線回折図形から、六方晶
系で帰属できたBaMgSiO4 の格子定数が、Ba2+
より37%程度イオン半径の小さなCa2+に一部が置き
換わることによって、実施例4に示した場合より顕著
に、x=0.1においてその対称性が単斜晶系に変化し
ている様子が認められた。
The powder X-ray diffraction pattern shown in FIG. 7 shows that the lattice constant of BaMgSiO 4 assigned in hexagonal system is Ba 2+
By partially replacing Ca 2+ with a smaller ionic radius by about 37%, the symmetry changes to a monoclinic system at x = 0.1 more remarkably than the case shown in Example 4. Was observed.

【0035】[0035]

【実施例6】BaCO3 、ZnOおよびSiO2 を化学
組成BaZn1-x SiO4 (x=±0.3、±0.1、
0)となるように秤量、得られた粉末試料を900℃で
約12時間仮焼を行った後、100MPaの条件下で一
軸加圧成型し、1200℃〜1300℃の温度範囲で1
2時間、空気中で反応させた。
Example 6 BaCO 3 , ZnO and SiO 2 were converted to a chemical composition BaZn 1-x SiO 4 (x = ± 0.3, ± 0.1,
0), the powder sample was calcined at 900 ° C. for about 12 hours, and then uniaxially pressed under the condition of 100 MPa, and pressed at 1200 ° C. to 1300 ° C. for 1 hour.
The reaction was performed in air for 2 hours.

【0036】図8の粉末X線回折図形に示すように、B
aZnSiO4 は、1200℃〜1300℃で結晶性の
高い、ほぼ単一な相となることがわかった。図9に、実
施例3に示すBaMgSiO4 とともに、この実施例に
示すBaZnSiO4 の電子線励起に基づく発光スペク
トルの結果を示した。いずれも約510nmに強い緑色
発光(自己付活型)を示した。この発光は、上向きのM
gO 4 配位四面体と下向きのSiO4 配位四面体がお互
いに頂点を共有して繋がった骨格構造と深く関わってお
り、Rietvelt解析法によれば、特に二つあるBa2+イオ
ンサイトの一方のみの欠陥によって生じている可能性の
あることを示している。
As shown in the powder X-ray diffraction pattern of FIG.
aZnSiOFourIs crystalline at 1200 ° C to 1300 ° C
High, almost single phase was found. FIG.
BaMgSiO shown in Example 3FourAlong with this example
BaZnSiO shownFourEmission spectroscopy based on electron beam excitation
Torr results were shown. All are strong green at about 510nm
Light emission (self-activation type) was shown. This light emission is upward M
gO FourCoordinating tetrahedron and downward SiOFourCoordination tetrahedra
Deeply involved with the skeletal structure that shared the vertices
According to the Rietvelt analysis method, two types of Ba2+Io
May be caused by only one defect
It indicates that there is.

【0037】図10には、この実施例のBaZnSiO
4 にEu2 3 を添加して製造したBa0.95Eu0.05
nSiO4 の蛍光寿命の測定結果を示した。このもの
は、470nm付近を最大強度とする青色発光体であっ
て、図10より、長い残光性を示すことがわかる。
FIG. 10 shows the BaZnSiO of this embodiment.
4 was prepared by adding Eu 2 O 3 Ba 0.95 Eu 0.05 Z
The measurement results of the fluorescence lifetime of nSiO 4 are shown. This is a blue luminous body having a maximum intensity around 470 nm, and it can be seen from FIG. 10 that it has a long afterglow.

【0038】[0038]

【実施例7】BaCO3 、Eu2 3 、MgOおよびS
iO2 を化学組成Ba0.95Eu0.05MgSiO4 となる
ように秤量、得られた粉末試料を900℃で約12時間
仮焼を行った後、100MPaの条件下で一軸加圧成型
し、1200℃〜1500℃の温度範囲、還元雰囲気
(5%H2 /Arガス)において24時間反応させた。
ただし、昇温速度はいずれも5℃/分とし、24時間の
反応後は、炉内徐冷により試料を回収した。
Embodiment 7 BaCO 3 , Eu 2 O 3 , MgO and S
iO 2 was weighed to have a chemical composition of Ba 0.95 Eu 0.05 MgSiO 4, and the obtained powder sample was calcined at 900 ° C. for about 12 hours. The reaction was conducted for 24 hours in a temperature range of 1500 ° C. and a reducing atmosphere (5% H 2 / Ar gas).
However, the rate of temperature rise was 5 ° C./min, and after the reaction for 24 hours, the sample was recovered by slow cooling in the furnace.

【0039】得られたBa0.95Eu0.05MgSiO
4 は、粉末X線回折の結果から、六方晶系で指数付けで
き、その格子定数は、a=9.115(4)Å、c=
8.739(7)Åとなることがわかった。これは、実
施例3と同じカリカスミ石型構造を有する。図11に、
得られたBa0.95Eu0.05MgSiO4 の発光スペクト
ルを示した。図11から、Eu2+を付活したSrAl2
4 では、520nm付近にピークをもつ発光であった
が、Ba0.95Eu0.05MgSiO4 においては、360
nmの励起により、ほぼ同じ発光強度で470nm付近
を最大強度とする青色発光であることがわかる。
The obtained Ba 0.95 Eu 0.05 MgSiO
4 can be indexed in hexagonal system from the result of powder X-ray diffraction, and its lattice constant is a = 9.115 (4) Å, c =
8.739 (7)}. It has the same calcareous stone structure as in Example 3. In FIG.
The emission spectrum of the obtained Ba 0.95 Eu 0.05 MgSiO 4 was shown. From FIG. 11, SrAl 2 activated with Eu 2+ is shown.
O 4 emitted light having a peak near 520 nm, whereas Ba 0.95 Eu 0.05 MgSiO 4 had a light emission of 360
It can be seen that the blue light emission having the maximum intensity near 470 nm with almost the same light emission intensity by the excitation of nm.

【0040】図12にその蛍光寿命の測定結果を示し
た。実施例6により作製されたBaZnSiO4 に同濃
度のEu2 3 を添加した試料の結果も示した。図12
から、Ba0.95Eu0.05MgSiO4 もBa0.95Eu
0.05ZnSiO4も、ほぼ同じ程度の長い残光性を示す
ことが明らかである。
FIG. 12 shows the measurement results of the fluorescence lifetime. Results of the samples in BaZnSiO 4 made was added Eu 2 O 3 in the concentration shown by Example 6. FIG.
Therefore, Ba 0.95 Eu 0.05 MgSiO 4 is also Ba 0.95 Eu
It is evident that 0.05 ZnSiO 4 also exhibits nearly the same long afterglow.

【0041】[0041]

【実施例8】BaCO3 、ZnO、MgOおよびSiO
2 を化学組成BaZn0.95Mn0.05SiO4 となるよう
に秤量、得られた粉末試料を900℃で約12時間仮焼
を行った後、100MPaの条件下で一軸加圧成型し、
1200℃〜1500℃の温度範囲、還元雰囲気(5%
2 /Arガス)において24時間反応した。
Embodiment 8 BaCO 3 , ZnO, MgO and SiO
2 was weighed so as to have a chemical composition of BaZn 0.95 Mn 0.05 SiO 4, and the obtained powder sample was calcined at 900 ° C. for about 12 hours, and then uniaxially pressed under the condition of 100 MPa.
1200 ° C to 1500 ° C temperature range, reducing atmosphere (5%
(H 2 / Ar gas) for 24 hours.

【0042】粉末X線回折の結果から、得られたBaZ
0.95Mn0.05SiO4 は、実施例6に示したBaZn
SiO4 と同様に六方晶系で指数付けができ、その格子
定数は、a=9.105(5)Å、c=8.726
(4)Åとなることがわかった。Zn2+に比べてMn2+
のイオン半径は8%程度大きいことを考え併せると、B
aZnSiO4 が格子定数が、a=9.097(5)
Å、c=8.714(7)Åと求まったことにより、Z
2+のイオンサイトを一部Mn2+で置換している可能性
が考えられる。また、励起発光スペクトルの測定結果よ
り、Mn2+ 41 61 の遷移に帰属されるピーク
が510nm付近に認められた。
From the results of the powder X-ray diffraction, the obtained BaZ
n0.95Mn0.05SiOFourIs the BaZn shown in Example 6.
SiOFourThe index can be indexed in the hexagonal system as in
The constants are a = 9.105 (5) Å and c = 8.726.
(4) It turned out that it became Å. Zn2+Mn compared to2+
Considering that the ionic radius of B is about 8% larger,
aZnSiOFourIs the lattice constant, a = 9.097 (5)
{, C = 8.714 (7)}, Z
n2+Part of the ion site of Mn2+May be replaced by
Can be considered. Also, from the measurement results of the excitation emission spectrum,
Mn2+ofFourT1 6A1Peak attributed to the transition
Was observed around 510 nm.

【0043】[0043]

【発明の効果】この出願の発明は、以上詳しく説明した
ように、耐熱性、化学的安定性に優れ、しかも青色から
黄色発光を示す高輝度発光体等として有用であって、残
光性も示すことのできる新しい複合酸化物が提供され
る。
As described in detail above, the invention of this application is excellent in heat resistance and chemical stability, and is useful as a high-luminance luminous body which emits blue to yellow light, and also has an afterglow property. A new composite oxide that can be shown is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】スタッフドトリジマイト型結晶構造の模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view of a stuffed tridymite crystal structure.

【図2】SrAl2 4 ;Eu2+とCaSrAl
4 8 ;Eu2+の励起・発光スペクトル図である。
FIG. 2 SrAl 2 O 4 ; Eu 2+ and CaSrAl
FIG. 4 is an excitation / emission spectrum diagram of 4 O 8 ; Eu 2+ .

【図3】CaSrAl4 8 ;Eu2+とSrAl
2 4 ;Eu2+の蛍光強度の時間変化を示した図であ
る。
FIG. 3 CaSrAl 4 O 8 ; Eu 2+ and SrAl
FIG. 5 is a diagram showing a time change of the fluorescence intensity of 2 O 4 ; Eu 2+ .

【図4】BaMgSiO4 の焼成温度の違いによる粉末
X線回折図形である。
FIG. 4 is a powder X-ray diffraction pattern depending on a difference in firing temperature of BaMgSiO 4 .

【図5】BaMgSiO4 のカナードルミネッセンスの
スペクトル図である。
FIG. 5 is a spectrum diagram of canard luminescence of BaMgSiO 4 .

【図6】1500℃、12時間、空気中で焼成し得られ
た化学組成Ba1-x Srx MgSiO4 (x=0.5
(a)、0.1(b))の粉末X線回折図である。
FIG. 6 shows a chemical composition Ba 1-x Sr x MgSiO 4 (x = 0.5) obtained by firing in air at 1500 ° C. for 12 hours.
(A), It is a powder X-ray diffraction diagram of 0.1 (b).

【図7】1500℃、12時間、空気中で焼成し得られ
た化学組成Ba1-x Cax MgSiO4 (x=0.5
(a)、0.1(b))の粉末X線回折図である。
FIG. 7 shows a chemical composition Ba 1-x Ca x MgSiO 4 (x = 0.5) obtained by calcining in air at 1500 ° C. for 12 hours.
(A), It is a powder X-ray diffraction diagram of 0.1 (b).

【図8】BaZnSiO4 の焼成温度の違いによる粉末
X線回折図である。
FIG. 8 is a powder X-ray diffraction diagram depending on a difference in sintering temperature of BaZnSiO 4 .

【図9】BaMgSiO4 とBaZnSiO4 のカソー
ドルミネッセンススペクトル図である。
FIG. 9 is a cathodoluminescence spectrum diagram of BaMgSiO 4 and BaZnSiO 4 .

【図10】Ba0.95Eu0.05ZnSiO4 の発光強度の
時間変化を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a time change of the emission intensity of Ba 0.95 Eu 0.05 ZnSiO 4 .

【図11】Ba0.95Eu0.05MgSiO4 とSr0.95
0.05AlO4 の発光スペクトル(励起波長;λ=36
0nm)図である。
FIG. 11: Ba 0.95 Eu 0.05 MgSiO 4 and Sr 0.95 E
emission spectrum of u 0.05 AlO 4 (excitation wavelength; λ = 36
0 nm).

【図12】BaMgSiO4 ;Eu2+とBaZnSiO
4 ;Eu2+との発光強度(励起波長;λ=360nm)
の時間変化を示した図である。
FIG. 12: BaMgSiO 4 ; Eu 2+ and BaZnSiO
4 : Emission intensity with Eu 2+ (excitation wavelength; λ = 360 nm)
FIG. 5 is a diagram showing a time change of the sigma.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次式 M1 2 24 (式中のM1 は、Ca、SrおよびBaから選択される
1種以上のアルカリ土類金属元素を、M2 は、Alおよ
びGaから選択される1種以上の金属元素を示す)で表
わされる組成であって、スタッフドトリジマイト型構造
を有することを特徴とする発光性酸化物。
1. The following formula: M 1 M 2 2 O 4 (where M 1 is at least one kind of alkaline earth metal element selected from Ca, Sr and Ba, and M 2 is a group consisting of Al and Ga A light-emitting oxide having a stuffed tridymite structure.
【請求項2】 次式 M1 3 24 (式中のM1 は、Ca、SrおよびBaから選択される
1種以上のアルカリ土類金属元素を、M3 は、Siと、
MgまたはZnの金属元素を示す)で表わされる組成で
あって、カリカスミ石型構造を有することを特徴とする
発光性酸化物。
2. The following formula: M 1 M 3 2 O 4 wherein M 1 is at least one kind of alkaline earth metal element selected from Ca, Sr and Ba, M 3 is Si,
A light-emitting oxide having a composition represented by the formula:
【請求項3】 請求項1または2の酸化物において、M
1 のアルカリ土類金属元素イオンの一部がユウロピウム
二価イオンで置換されていることを特徴とする発光性酸
化物。
3. The oxide of claim 1 or 2, wherein M
1. A luminescent oxide, characterized in that part of the alkaline earth metal element ion of 1 is replaced by europium divalent ion.
【請求項4】 ユウロピウム二価イオンによる置換が1
0モル%以下である請求項3の発光性酸化物。
4. The method according to claim 1, wherein the substitution with the europium divalent ion is 1
The luminescent oxide according to claim 3, which is 0 mol% or less.
【請求項5】 請求項1または2の酸化物において、M
1 のアルカリ土類金属元素イオンの一部がユウロピウム
二価イオンと他の希土類金属三価イオンとにより置換さ
れていることを特徴とする発光性酸化物。
5. The oxide of claim 1 or 2, wherein M
A luminescent oxide, characterized in that part of the alkaline earth metal element ion ( 1) is replaced by europium divalent ion and another rare earth metal trivalent ion.
【請求項6】 ユウロピウム二価イオンと他の希土類三
価イオンとによる置換が10モル%以下である請求項5
の発光性酸化物。
6. The substitution by europium divalent ions with other rare earth trivalent ions is 10 mol% or less.
Luminescent oxide.
【請求項7】 請求項2の酸化物において、M3 の金属
元素イオンの一部がMn2+により置換されていることを
特徴とする発光性酸化物。
7. The light-emitting oxide according to claim 2, wherein a part of the metal element ion of M 3 is substituted by Mn 2+ .
【請求項8】 Mn2+による置換が50モル%以下であ
る請求項7の発光性酸化物。
8. The luminescent oxide according to claim 7, wherein the substitution with Mn 2+ is 50 mol% or less.
【請求項9】 請求項1から8のいずれかの酸化物から
なることを特徴とする発光体。
9. A luminous body comprising the oxide according to claim 1.
【請求項10】 加速された電子線による励起、もしく
は140〜480nmの範囲の紫外・可視光による励起
にもとづいて発光する請求項9の発光体。
10. The luminous body according to claim 9, which emits light based on excitation by an accelerated electron beam or excitation by ultraviolet / visible light in a range of 140 to 480 nm.
【請求項11】 請求項1から8のいずれかの酸化物の
製造方法であって、酸化物組成を構成する原料元素の化
合物を混合し、加圧成形後に焼成することを特徴とする
酸化物の製造方法。
11. The method for producing an oxide according to claim 1, wherein a compound of a raw material element constituting the oxide composition is mixed, and the mixture is baked after pressure molding. Manufacturing method.
【請求項12】 加圧成形前に仮焼を行う請求項11の
製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein calcination is performed before pressure molding.
【請求項13】 還元雰囲気または大気中で、1150
〜1550℃の温度において焼成する請求項11または
12の製造方法。
13. In a reducing atmosphere or air, 1150
The method according to claim 11 or 12, wherein the firing is performed at a temperature of 1550C.
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