[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2008222988A - Broadband light emitting phosphor, method for producing the same and method for selecting parent material - Google Patents

Broadband light emitting phosphor, method for producing the same and method for selecting parent material Download PDF

Info

Publication number
JP2008222988A
JP2008222988A JP2007067851A JP2007067851A JP2008222988A JP 2008222988 A JP2008222988 A JP 2008222988A JP 2007067851 A JP2007067851 A JP 2007067851A JP 2007067851 A JP2007067851 A JP 2007067851A JP 2008222988 A JP2008222988 A JP 2008222988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphor
crystal
matrix
producing
atomic
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2007067851A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Fukuda
功一郎 福田
Tomoyuki Iwata
知之 岩田
Masahide Haniyuda
真英 羽生田
Koichi Ohira
光一 大平
Shinya Takemura
慎也 竹村
Masamichi Ito
正道 伊藤
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.)
Nagoya Institute of Technology NUC
Original Assignee
Nagoya Institute of Technology NUC
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 Nagoya Institute of Technology NUC filed Critical Nagoya Institute of Technology NUC
Priority to JP2007067851A priority Critical patent/JP2008222988A/en
Publication of JP2008222988A publication Critical patent/JP2008222988A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a guidance for a material design effective in developing a phosphor emitting a broadband fluorescence. <P>SOLUTION: The phosphor emitting a broadband fluorescence is obtained by selecting a crystal having a significant irregularity in a crystal structure and using the crystal as the parent material of phosphor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、広帯域発光蛍光体及びその製造方法並びに母体の選択方法に関するもので、照明や表示媒体などに利用できる蛍光体の開発に関するものである。   The present invention relates to a broadband light-emitting phosphor, a method for manufacturing the same, and a method for selecting a host, and relates to the development of a phosphor that can be used for illumination, display media, and the like.

照明用光源として広く普及している白色蛍光灯は、水銀含有による環境負荷という問題を抱えている。また、白熱電球はエネルギー効率が悪く、しかも寿命が短いという欠点を有している。表示用光源として普及しつつある白色発光ダイオードは、自動車ヘッドレンズの光源、液晶ディスプレイのバックライト等の照明用光源としての応用展開が進められている。しかし、白色発光ダイオードは、青色に発光するLEDと、青色と補色関係にある黄色に発光する蛍光体とを組み合わせて白色光を実現していることから、演色性に劣るという欠点を有している。   White fluorescent lamps that are widely used as illumination light sources have a problem of environmental impact due to mercury content. Also, incandescent bulbs have the disadvantages of low energy efficiency and short lifetime. White light emitting diodes, which are becoming popular as display light sources, are being applied to illumination light sources such as automobile head lens light sources and liquid crystal display backlights. However, white light-emitting diodes have the disadvantage of poor color rendering because white light is realized by combining LEDs that emit blue light and phosphors that emit yellow light that is complementary to blue. Yes.

一方、演色性に優れる太陽光は、約550 nmをピークとする広帯域な連続スペクトルからなり、約6000 Kの黒体放射を反映している。そこで、太陽光に近い広帯域な発光スペクトルを有し、環境に優しく、安価で効率的な、照明用白色光源の開発が求められている。そのためには、従来の蛍光体よりも広帯域な波長領域で蛍光を発する蛍光体を新たに開発する必要がある。   On the other hand, sunlight with excellent color rendering properties has a broad continuous spectrum with a peak at about 550 nm and reflects black body radiation of about 6000 K. Therefore, development of a white light source for illumination having a broad emission spectrum close to that of sunlight, being environmentally friendly, inexpensive and efficient is demanded. For this purpose, it is necessary to newly develop a phosphor that emits fluorescence in a wavelength region wider than that of the conventional phosphor.

ある種の蛍光体は、母体結晶中に賦活剤と呼ばれる不純物イオンが分散した構造をもつ。母体結晶の結晶構造の多様性と賦活剤の濃度や種類に対応して、多様な発光スペクトルを示すことが知られている。賦活剤としての発光イオン種は、一部のイオンに限定されるのに対し、母体結晶はリン酸塩や硫化物、酸化物、窒化物など多数報告されている。したがって、新規な蛍光体の開発には、母体結晶の適切な選択が最も重要である。しかし、現状においては、既存の母体結晶の類縁化合物や構成元素を一部置換した化合物を母体結晶の候補とするなど、要求性能に対応した母体の選択指針が明確に示されておらず、選択候補全ての母体結晶に種々の賦活剤を導入して、実際に蛍光体を作製することが必要であり、非効率的な研究・開発が行なわれてきた。   Some phosphors have a structure in which impurity ions called activators are dispersed in a base crystal. It is known to show various emission spectra corresponding to the diversity of the crystal structure of the host crystal and the concentration and type of activator. Luminescent ionic species as activators are limited to some ions, while host crystals have been reported in large numbers such as phosphates, sulfides, oxides and nitrides. Therefore, the proper selection of the host crystal is the most important for the development of new phosphors. However, at present, there is no clear guideline for selecting a matrix that meets the required performance, such as selecting a parent crystal as a candidate for a parent crystal, such as a compound with a partial substitution of existing compounds or constituent elements of the parent crystal. It has been necessary to introduce various activators into all candidate base crystals to actually produce phosphors, and inefficient research and development have been conducted.

一方、電子部品材料の開発に関しては、特許文献1のように最適材料を効率的、経済的に選択することができる開発・選択支援システムが開示されている。
特開2002−350327
On the other hand, with respect to the development of electronic component materials, a development / selection support system that can efficiently and economically select an optimum material as disclosed in Patent Document 1 is disclosed.
JP2002-350327

しかし、特許文献1で開示された電子部品材料の開発・選択支援システムでは、対象になる材料が蛍光体材料とは本質的に異なっており、蛍光体の開発には適用できないという問題があった。     However, the electronic component material development / selection support system disclosed in Patent Document 1 has a problem that the target material is essentially different from the phosphor material and cannot be applied to phosphor development. .

また、現在までに蛍光体母体の結晶構造と発光イオン種が、発光スペクトルに及ぼす影響について、詳細に検討した報告例はほとんど無く、どのような結晶構造をもつ化合物群を母体結晶に用いれば、広帯域な蛍光を発する蛍光体が得られるのかについて、母体の選択指針が明確に示されたことはない。そのため、膨大な数量に及ぶ無機・有機化合物に対して、蛍光体母体としての特性を詳細に調査することが必要であり、時間的・経済的な観点から著しく非効率的である。   In addition, to date, there have been few reports that have examined in detail the effects of the crystal structure of the phosphor matrix and the luminescent ion species on the emission spectrum, and if a compound group having any crystal structure is used for the host crystal, There has never been a clear guide for selecting a mother body as to whether a phosphor emitting broadband fluorescence can be obtained. For this reason, it is necessary to investigate the properties of the phosphor matrix in detail for a large number of inorganic and organic compounds, which is extremely inefficient from the viewpoint of time and economy.

そこで発明者らは、化合物の化学組成や結晶構造の型式には無関係で、全ての化合物にとって普遍的な特性であるところの結晶構造の不規則性に着目し、白色照明用の蛍光体として有望な、広帯域な蛍光を発する蛍光体を開発するための設計指針の提供を着想した。   Therefore, the inventors looked promising as a phosphor for white illumination, focusing on the irregularity of the crystal structure, which is a universal property for all compounds, regardless of the chemical composition of the compound and the crystal structure type. The idea was to provide a design guideline for developing a phosphor that emits a broad-band fluorescence.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶を蛍光体の母体として選択する、という蛍光体母体の明確な選択方法を提供することによって、広帯域な蛍光を発する蛍光体を開発する際の有効な材料設計のための指針を提供することを解決すべき課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides a method for clearly selecting a phosphor matrix, in which a crystal having a remarkable irregularity in the crystal structure is selected as the matrix of the phosphor. Therefore, it is an issue to be solved to provide a guideline for effective material design in developing a phosphor emitting broadband fluorescence.

本発明は、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶を選択し、これを蛍光体の母体とすることによって、広帯域な蛍光を発する蛍光体が得られるというものである。   According to the present invention, a phosphor having a broad band of fluorescence can be obtained by selecting a crystal having a remarkable irregularity in the crystal structure and using the crystal as a matrix of the phosphor.

請求項1記載の発明は、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶を蛍光体の母体とすることを特徴とする蛍光体及びその製造方法又はその母体の選択方法である。   The invention described in claim 1 is a phosphor and a method for producing the phosphor or a method for selecting the matrix, characterized in that a crystal having a remarkable irregularity in the crystal structure is used as the matrix of the phosphor.

結晶には、一般に点欠陥や転位、ポリタイプ、双晶、ドメイン構造などの不規則性が内在する。本発明の、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶とは、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもつ結晶、あるいは原子価又は原子種の異なる複数の原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性をもつ結晶、又はこれら二種類の不規則性の両方の不規則性を兼ね備えた結晶を含んでいる。   Crystals generally have irregularities such as point defects, dislocations, polytypes, twins, and domain structures. In the present invention, a crystal having significant irregularity in the crystal structure is a crystal having irregularity due to deviation of the atomic position in the periodic structure from the average position, or a plurality of atoms having different valences or atomic species. It includes crystals that have irregularities by statistically occupying one crystallographic position, or crystals that have both of these two types of irregularities.

本発明による母体の選択方法によれば、(1)結晶構造が未だに知られていない(未知構造)化合物であれば、回折法を用いた結晶構造解析の結果から、(2)結晶構造が既知の化合物であれば、その構造パラメータが記載されている文献又は結晶構造データベースから、広帯域な波長領域で蛍光を発する蛍光体を製造するための蛍光体母体の選択方法が提供される。   According to the host selection method of the present invention, (1) if the crystal structure is not yet known (unknown structure), the (2) crystal structure is known from the results of crystal structure analysis using the diffraction method. In the case of the above compound, a method for selecting a phosphor matrix for producing a phosphor that emits fluorescence in a broad wavelength range is provided from a literature describing the structural parameters or a crystal structure database.

具体的には、結晶の周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性又は、原子価又は原子種の異なる複数の原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性をもつ化合物群を広帯域で発光する蛍光体の母体として選択することである。   Specifically, it is due to irregularity due to deviation of the atomic position in the periodic structure of the crystal from its average position, or a plurality of atoms with different valences or atomic species statistically occupying one crystallographic position. It is to select a group of compounds having irregularity as a matrix of a phosphor that emits light in a wide band.

未知構造化合物について、本発明による広帯域発光蛍光体の母体として有望か否かの選択方法を適用するためには、先ず結晶構造の決定が必要である。最近のX線回折装置と解析ソフト、パーソナルコンピュータの演算速度の進歩によって、著しい不規則性をもつ結晶の構造を、短時間で容易に解析できるようになった。   In order to apply the method for selecting whether or not the compound has an unknown structure as a host of the broadband light-emitting phosphor according to the present invention, it is first necessary to determine the crystal structure. Recent advances in X-ray diffractometers, analysis software, and computing speed of personal computers have made it possible to analyze crystal structures with significant irregularities in a short time.

未知構造化合物の結晶構造を決定する手順を例示すると、次の通りである。先ず未知構造化合物の粉末試料を準備し、粉末X線回折装置でプロフィルデータを収集する。回折データは、パーソナルコンピュータ上で動作する解析ソフトを用いて、結晶構造を解析することができる。具体的には、直接法(非特許文献1)で初期構造モデルを求め、リートベルト法(非特許文献2)で構造の精密化を行い、さらに最大エントロピー法(非特許文献3)とパターンフィッティング法(非特許文献4)を組み合わせて、結晶構造モデルのバイアスをできる限り取り除いた電子密度分布を得る。構造モデルに不備がある場合には、電子密度分布と比較して、原子位置分割モデルなどに改良する、という一連の方法がある。ただし、これらは未知構造化合物の結晶構造決定における一連の手順を例示したものであり、未知構造化合物の単結晶を育成して、これを単結晶X線回折法によって結晶構造を決定する方法や、中性子回折法又は電子線回折法など他の手法を併用あるいは単独で用いて、結晶構造を解析する方法もある。   An example of the procedure for determining the crystal structure of an unknown structural compound is as follows. First, a powder sample of an unknown structural compound is prepared, and profile data is collected with a powder X-ray diffractometer. The diffraction data can be analyzed for crystal structure by using analysis software operating on a personal computer. Specifically, the initial structure model is obtained by the direct method (Non-patent document 1), the structure is refined by the Rietveld method (Non-patent document 2), and the maximum entropy method (Non-patent document 3) and pattern fitting are performed. A method (Non-patent Document 4) is combined to obtain an electron density distribution in which the bias of the crystal structure model is removed as much as possible. If the structural model is inadequate, there are a series of methods to improve it to an atomic position division model or the like as compared with the electron density distribution. However, these are examples of a series of procedures in determining the crystal structure of an unknown structural compound, and a method of growing a single crystal of an unknown structural compound and determining the crystal structure by a single crystal X-ray diffraction method, There is also a method of analyzing the crystal structure by using another method such as neutron diffraction method or electron beam diffraction method in combination or independently.

また、結晶構造が明らかにされている化合物群の中から、著しい不規則性をもつ化合物を選択し、それらに的を絞って蛍光体の合成と蛍光評価を行うことで、本発明による母体結晶の選択及び広帯域蛍光体の製造を行うこともできる。
Journal of Applied Crystallography, Vol. 32, 339 (1999) Journal of Applied Crystallography, Vol. 2, 65 (1969) Zeitschrift fuer Kristallographie, Vol. 216, 71 (2001) Materials Science Forum, Vol. 378-381, 59 (2001) 結晶には点欠陥や転位、ポリタイプ、双晶、ドメイン構造、固溶体にみられるような化学不秩序などの不規則性が内在する。不規則性が著しい結晶には、超イオン伝導性を示すα‐AgI(非特許文献5)や、リチウムイオン二次電池の正極材料として注目されているLiMn2O4(非特許文献6)があり、結晶構造の著しい不規則性によって、特異な物性が発現することがある。
In addition, by selecting a compound having significant irregularity from a group of compounds whose crystal structure has been clarified, and focusing on them, the synthesis of the phosphor and the fluorescence evaluation are performed, so that the host crystal according to the present invention can be obtained. And the production of a broadband phosphor.
Journal of Applied Crystallography, Vol. 32, 339 (1999) Journal of Applied Crystallography, Vol. 2, 65 (1969) Zeitschrift fuer Kristallographie, Vol. 216, 71 (2001) Materials Science Forum, Vol. 378-381, 59 (2001) Crystals contain irregularities such as chemical defects such as point defects, dislocations, polytypes, twins, domain structures, and solid solutions. Crystals with remarkable irregularity include α-AgI (Non-patent Document 5) exhibiting superionic conductivity and LiMn2O4 (Non-patent Document 6) which is attracting attention as a positive electrode material for lithium ion secondary batteries. Specific physical properties may be manifested by significant irregularities in the structure.

結晶化学的・分光学的な見地からの理論的な解明には現時点で至っていないが、発明者らは、著しい不規則構造をもつ化合物群を蛍光体の母体とすることで、広帯域な波長領域において蛍光を発する蛍光体が得られることを見出し、請求項1乃至請求項15に記載の発明をするに至った。
日本結晶学会誌、Vol. 48, No. 1, 30 (2006) 日本結晶学会誌、Vol. 48, No. 1, 17 (2006)
Although the theoretical elucidation from the viewpoint of crystal chemistry and spectroscopy has not been achieved at present, the inventors have made a broad wavelength region by using a group of compounds having a remarkably irregular structure as a host of the phosphor. The inventors have found that a phosphor emitting fluorescence is obtained, and have come to the inventions according to claims 1 to 15.
Journal of the Crystallographic Society of Japan, Vol. 48, No. 1, 30 (2006) Journal of the Crystallographic Society of Japan, Vol. 48, No. 1, 17 (2006)

現在までに蛍光体母体の結晶構造と発光イオン種が、発光スペクトルに及ぼす影響について、詳細に検討した報告例はほとんど無く、どのような結晶構造をもつ化合物群を母体結晶に用いれば、広帯域な蛍光を発する蛍光体が得られるのかについて、母体の選択指針が明確に示されたことはない。そのため、膨大な数量に及ぶ無機・有機化合物に対して、蛍光体母体としての特性を詳細に調査することが必要であり、時間的・経済的な観点から著しく非効率的である。   To date, there have been few reports that have examined in detail the effects of the crystal structure of the phosphor matrix and the luminescent ion species on the emission spectrum. There has never been a clear guideline for selecting a mother as to whether a fluorescent material emitting fluorescence can be obtained. For this reason, it is necessary to investigate the properties of the phosphor matrix in detail for a large number of inorganic and organic compounds, which is extremely inefficient from the viewpoint of time and economy.

そこで発明者らは、化合物の化学組成や結晶構造型には無関係で、全ての化合物にとって普遍的な特性であるところの結晶構造の不規則性に着目し、白色照明用の蛍光体として有望な、広帯域な蛍光を発する蛍光体を開発するための設計指針を提供することを着想した。
ある種の蛍光体は、母体結晶中に賦活剤と呼ばれる不純物イオンが分散した構造をもつ。賦活剤としての発光イオン種は、希土類など一部のイオンに限定されるのに対し、母体結晶は賦活剤の濃度や種類を変化させることによって、異なる用途に転用することが可能である。したがって、請求項1から請求項16によって提供するところの蛍光体母体又は蛍光体は、今回の実施例に用いた発光イオン種やその濃度に限った蛍光体ではなく、発光中心を生成しうる元素であれば、発光イオン種やその濃度に制限されることなく、これを賦活剤として用いることができる。さらに、請求項1から請求項16によって提供するところの蛍光体母体又は蛍光体は、波長200 nmから400 nmの紫外線励起に限った発光材料ではなく、真空紫外光や電子線、電界などの励起によって発光する表示媒体や照明用の蛍光体へ転用が可能であり、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、電界放射ディスプレイ、フルカラー蛍光表示管、エレクトロルミネッセンスなどに応用できる材料である。さらに、安価であり、かつ揮発成分や環境・人体に有害な成分を使用しておらず、かつ容易に量産できる。
Therefore, the inventors are promising as a phosphor for white illumination, focusing on the irregularity of the crystal structure, which is a universal characteristic for all compounds, regardless of the chemical composition and crystal structure type of the compound. The idea was to provide design guidelines for developing phosphors that emit broadband fluorescence.
Some phosphors have a structure in which impurity ions called activators are dispersed in a base crystal. The luminescent ion species as the activator is limited to some ions such as rare earth, while the base crystal can be diverted to different applications by changing the concentration and type of the activator. Therefore, the phosphor matrix or phosphor provided by claims 1 to 16 is not a phosphor limited to the luminescent ion species and concentration used in this example, but an element that can generate a luminescence center. If it is, this can be used as an activator, without being restricted by the luminescent ion species or its concentration. Furthermore, the phosphor matrix or phosphor provided by claims 1 to 16 is not a light emitting material limited to ultraviolet excitation with a wavelength of 200 nm to 400 nm, but excitation of vacuum ultraviolet light, electron beam, electric field, etc. It can be used as a display medium that emits light or a phosphor for illumination, and can be applied to liquid crystal displays, plasma displays, field emission displays, full-color fluorescent display tubes, electroluminescence, and the like. Furthermore, it is inexpensive and does not use volatile components or components harmful to the environment or human body, and can be easily mass-produced.

以下に、本発明の実施例(実施例1乃至4)について図面と表を参照して詳細に説明する。実施例では、結晶構造に著しい不規則性をもつ特定の化合物を蛍光体の母体として選択するが、これらは例示であり、結晶構造に著しい不規則性をもつ化合物であれば、現時点では蛍光体母体として使用されていない化合物群や未知化合物群を、これらの母体に置き換えて蛍光体の母体として選択しても、本発明が成立することはいうまでもない。   Examples of the present invention (Examples 1 to 4) will be described below in detail with reference to the drawings and tables. In the examples, specific compounds having a remarkable irregularity in the crystal structure are selected as the matrix of the phosphor. However, these are only examples, and any compound having a significant irregularity in the crystal structure can be used at the present time. It goes without saying that the present invention can be realized even if a group of compounds not used as a matrix or an unknown group of compounds is replaced with these matrixes and selected as the matrix of the phosphor.

本実施例では、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶としてカルシウムジルコニウムアルミネートCa7ZrAl6O18を母体とする蛍光体の製造方法、及び母体として選択するに至った経緯について説明する。この母体結晶は、本発明者らによって初めてその結晶構造が決定され、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっていることが初めて明らかにされた。 In this example, a method for producing a phosphor based on calcium zirconium aluminate Ca 7 ZrAl 6 O 18 as a crystal having significant irregularity in the crystal structure, and the background to the selection as the host will be described. The crystal structure of the host crystal was determined by the present inventors for the first time, and it was revealed for the first time that the atomic position in the periodic structure has irregularity due to deviation from the average position.

出発原料として炭酸カルシウム(CaCO3)と酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)を用い,7:1:3(モル比)で混合した。この出発原料比はCa7ZrAl6O18が生成する比である。次にこの混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,電気炉中にて1400℃で80時間加熱後,電気炉から取り出して冷却した。得られた試料は粉砕して細かな粉末にした。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする 高分解能X線粉末回折装置を用いて,10.0012°から148.4958°の2θ範囲におけるプロフィル強度を測定した。得られたデータ点数は16576あり、測定に要した時間は29.5時間である。 Calcium carbonate (CaCO 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were used as starting materials and mixed at 7: 1: 3 (molar ratio). This starting material ratio is the ratio at which Ca 7 ZrAl 6 O 18 is produced. Next, this mixed powder was uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm and a height of about 3 mm, heated in an electric furnace at 1400 ° C. for 80 hours, then taken out of the electric furnace and cooled. The obtained sample was pulverized into a fine powder. Using a high-resolution X-ray powder diffractometer with CuKα 1 line (45 kV × 40 mA) as the incident light, the profile intensity in the 2θ range from 10.0012 ° to 148.4958 ° was measured. The number of data points obtained was 16,576, and the time required for the measurement was 29.5 hours.

この化合物のX線粉末回折パターンは斜方晶系で指数付けが可能であり、格子定数の値は a = 1.08549 nmとb = 1.06012 nm、c = 0.76738 nmが得られた。回折線の強度から消滅則を検討したところ、h0l反射でh+ l ≠ 2nと、h00 反射でh ≠ 2n、00l反射でl≠ 2n の反射が系統的に消滅しており、この結晶の空間群としてPmn21とP21nm、Pmnmの可能性があることが示された。全ての可能な空間群について直接法で結晶構造を求めたところ、空間群Pmn21についてのみ有望な初期構造モデルが得られた。この初期構造モデルには単位胞内に21個の独立な原子位置があり、Wyckoff位置2aにはCa原子位置が3種類(これらの原子位置をCa1とCa2、Ca3で表す)とZr原子位置が1種類あり、Al原子位置が2種類(Al1とAl2)、O原子位置が4種類(O1とO4、O5、O6)あり、Wyckoff位置4bにはCa原子位置が2種類(Ca4とCa5)とAl原子位置が2種類(Al3とAl4)、O原子位置が7種類(O2とO3、O7、O8、O9、O10、O11)ある。 The X-ray powder diffraction pattern of this compound was orthorhombic and could be indexed, and the values of the lattice constant were a = 1.08549 nm, b = 1.06012 nm, and c = 0.76738 nm. When we investigated the extinction law from the intensity of the diffraction lines, h + l ≠ 2n for h0l reflection, h ≠ 2n for h00 reflection, and l ≠ 2n for 00l reflection disappeared systematically. As shown, Pmn2 1 and P2 1 nm may be Pmnm. It was determined the crystal structure the direct method for all possible space groups, only promising initial structure model for space group Pmn2 1 were obtained. In this initial structure model, there are 21 independent atom positions in the unit cell, and there are three types of Ca atom positions in Wyckoff position 2a (these atom positions are represented by Ca1, Ca2, and Ca3) and Zr atom positions are 1 type, 2 types of Al atom positions (Al1 and Al2), 4 types of O atom positions (O1 and O4, O5, O6), and 2 types of Ca atom positions (Ca4 and Ca5) at Wyckoff position 4b There are 2 types of Al atom positions (Al3 and Al4) and 7 types of O atom positions (O2 and O3, O7, O8, O9, O10, and O11).

初期モデルの構造パラメータを、プロフィルパラメータと共にリートベルト法で精密化した。O原子位置の等方性原子変位(B)パラメータは、全ての原子位置で等しいと仮定して、B(O)で表した。その結果、CaとO原子位置のBパラメータの値が異常に大きく(B(Ca1) = 2.3(2)×10-2 nm2とB(Ca2) = 1.6(2)×10-2 nm2、B(Ca3) = 12.8(6)×10-2nm2、B(Ca4) = 1.7(1)×10-2nm2、B(Ca5) = 1.7(1)×10-2nm2、B(O) = 2.3(1)×10-2nm2)、信頼度(R)因子も比較的大きな値を示しており(Rwp= 16.30% (S = Rwp/Re= 2.08)とRp= 12.52%、RB= 10.57%、RF= 3.66%)、満足できる結晶構造解析結果では無かった。 The structural parameters of the initial model were refined by the Rietveld method together with the profile parameters. The isotropic atomic displacement (B) parameter at the O atom position is expressed as B (O), assuming that all atom positions are equal. As a result, the B parameter values at the Ca and O atom positions are unusually large (B (Ca1) = 2.3 (2) × 10 -2 nm 2 and B (Ca2) = 1.6 (2) × 10 -2 nm 2 , B (Ca3) = 12.8 (6) × 10 -2 nm 2 , B (Ca4) = 1.7 (1) × 10 -2 nm 2 , B (Ca5) = 1.7 (1) × 10 -2 nm 2 , B ( O) = 2.3 (1) × 10 -2 nm 2 ) and the reliability (R) factor is also relatively large (R wp = 16.30% (S = R wp / R e = 2.08) and R p = 12.52%, R B = 10.57%, R F = 3.66%), which is not a satisfactory crystal structure analysis result.

そこで、異常に大きなB値を示した原子位置に対して、それらの原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっている結晶構造モデルを構築した。この原子位置分割モデルでは、5種類のCa原子位置に対して各原子位置を二つに分割(例えば原子位置Ca1をCa1AとCa1Bの二つに分割)して最終的に10種類のCa原子位置(Ca1AとCa1B、Ca2A、Ca2B、Ca3A, Ca3B、Ca4A、Ca4B、Ca5A、Ca5B)を設けている。さらに11種類のO原子に対しては、2a位置の3種類のO原子(O4とO5、O6)においては対称性を2aから4bへ低下させ、4b位置の5種類のO原子(O7とO8、O9、O10、O11)においては各原子位置を二つに分割して10種類のO原子位置(O7AとO7B、O8A、O8B、O9A, O9B、O10A、O10B、O11A、O11B)を設け、残りの3種類のO原子位置(O1とO2、O3)は分割せずそのままであるとした。この原子位置分割モデルの構造パラメータをリートベルト法で精密化したところ、全ての原子位置に対して妥当なBの値及び、より低いR因子の値(Rwp= 9.66% (S = 1.23)とRp= 7.20%、RB= 3.59%、RF= 2.27%)が得られた。Ca7ZrAl6O18の結晶学的データと構造パラメータの値、原子位置分割モデルをそれぞれ表1と表2、図1に示す。 Therefore, we constructed a crystal structure model with irregularity due to the deviation of the atomic position from the average position for the atomic position that showed an abnormally large B value. In this atomic position division model, each atomic position is divided into two parts (for example, atomic position Ca1 is divided into two parts, Ca1A and Ca1B) with respect to five kinds of Ca atomic positions, and finally 10 kinds of Ca atomic positions are obtained. (Ca1A and Ca1B, Ca2A, Ca2B, Ca3A, Ca3B, Ca4A, Ca4B, Ca5A, Ca5B) are provided. Furthermore, for 11 types of O atoms, the symmetry of 3 types of O atoms at the 2a position (O4 and O5, O6) decreases from 2a to 4b, and 5 types of O atoms at the 4b position (O7 and O8). , O9, O10, O11), each atom position is divided into two to provide 10 kinds of O atom positions (O7A and O7B, O8A, O8B, O9A, O9B, O10A, O10B, O11A, O11B) and the rest The three types of O atom positions (O1, O2, and O3) are left undivided. When the structural parameters of this atomic position splitting model were refined by the Rietveld method, a reasonable B value and a lower R factor value (R wp = 9.66% (S = 1.23)) for all atomic positions. R p = 7.20%, R B = 3.59%, R F = 2.27%). The crystallographic data of Ca 7 ZrAl 6 O 18 , the values of structural parameters, and the atomic position resolution model are shown in Table 1 and Table 2, respectively, and FIG.


以上から発明者らは、Ca7ZrAl6O18結晶は周期構造における全てのCa原子位置と一部のO原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっていることを初めて示し、これを確認した。 From the above, the inventors have shown for the first time that the Ca 7 ZrAl 6 O 18 crystal has irregularities due to deviation of all Ca atom positions and some O atom positions from the average position in the periodic structure. confirmed.

そこで、発明者らは、周期構造における全てのCa原子位置と一部のO原子位置が、その平均位置からずれることによる不規則性をもっているCa7ZrAl6O18結晶が、本発明による母体の選択方法に照らして、広帯域発光蛍光体の母体として有望であるとの指針を得て、Biを賦活剤とする蛍光体の合成を試みた。 Therefore, the inventors have observed that the Ca 7 ZrAl 6 O 18 crystal having irregularity due to the deviation of all Ca atom positions and some O atom positions in the periodic structure from the average position of the matrix according to the present invention. In light of the selection method, we obtained a guideline that it is promising as a matrix of a broadband light-emitting phosphor, and attempted to synthesize a phosphor using Bi as an activator.

出発原料として炭酸カルシウム(CaCO3)と酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ビスマス(Bi2O3)を用い,6.85:1:3:0.05(モル比)で混合した。この出発原料比はCa6.85Bi0.10ZrAl6O18が生成する比である。次にこの混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,電気炉中にて1050℃で約1時間加熱後、さらに昇温して1300℃で約5時間加熱を行った。試料を電気炉から取り出して冷却し、粉砕して細かな粉末試料を得た。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする X線粉末回折装置を用いてプロフィル強度を測定した。得られたX線回折パターンから、合成して得られた試料はCa7ZrAl6O18と等価な結晶構造であることが確認できた。 Using calcium carbonate (CaCO 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) as starting materials, mixed at 6.85: 1: 3: 0.05 (molar ratio) did. This starting material ratio is the ratio at which Ca 6.85 Bi 0.10 ZrAl 6 O 18 is produced. Next, this mixed powder is uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm × height of about 3 mm, heated in an electric furnace at 1050 ° C for about 1 hour, further heated up and heated at 1300 ° C for about 5 hours Went. The sample was removed from the electric furnace, cooled, and pulverized to obtain a fine powder sample. The profile intensity was measured using an X-ray powder diffractometer using CuKα 1 line (45 kV × 40 mA) as incident light. From the obtained X-ray diffraction pattern, it was confirmed that the synthesized sample had a crystal structure equivalent to Ca 7 ZrAl 6 O 18 .

市販の分光蛍光光度計を用い、波長200 nmから400 nmの励起光を用いて、波長200 nmから800 nmの蛍光強度を測定した。得られたCa6.85Bi0.10ZrAl6O18粉末試料の励起スペクトル及び発光スペクトルについて評価した結果を図2に示す。 Using a commercially available spectrofluorometer, the fluorescence intensity at a wavelength of 200 nm to 800 nm was measured using excitation light at a wavelength of 200 nm to 400 nm. FIG. 2 shows the results of evaluating the excitation spectrum and emission spectrum of the obtained Ca 6.85 Bi 0.10 ZrAl 6 O 18 powder sample.

図2に示す評価結果から明らかなように、得られたCa6.85Bi0.10ZrAl6O18は320 nm付近の紫外域に励起ピーク波長を有している。励起波長320 nmによりCa6.85Bi0.10ZrAl6O18の発光スペクトルを観測したところ、蛍光はピークが470 nmのブロードなスペクトルを観測し、350 nmから600 nmにわたる幅の広いスペクトルになった。すなわち、上記の方法により得られたビスマス賦活カルシウムジルコニウムアルミネート系蛍光体Ca6.85Bi0.10ZrAl6O18は、紫外線により励起されて広帯域な蛍光を発する蛍光体である。しかも、大気雰囲気下での加熱により容易に量産することができる。 As is apparent from the evaluation results shown in FIG. 2, the obtained Ca 6.85 Bi 0.10 ZrAl 6 O 18 has an excitation peak wavelength in the ultraviolet region near 320 nm. When the emission spectrum of Ca 6.85 Bi 0.10 ZrAl 6 O 18 was observed at an excitation wavelength of 320 nm, the fluorescence showed a broad spectrum with a peak of 470 nm, and a broad spectrum ranging from 350 nm to 600 nm. That is, the bismuth activated calcium zirconium aluminate phosphor Ca 6.85 Bi 0.10 ZrAl 6 O 18 obtained by the above method is a phosphor that emits broadband fluorescence when excited by ultraviolet rays. In addition, mass production can be easily performed by heating in an air atmosphere.

本実施例では、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶としてバリウムカルシウムシリケート固溶体(BaxCa1-x)2SiO4 (0.6≦x≦0.775)を母体とする蛍光体の製造方法、及び母体として選択するに至った経緯について説明する。 In this example, a method for producing a phosphor based on a barium calcium silicate solid solution (Ba x Ca 1-x ) 2 SiO 4 (0.6 ≦ x ≦ 0.775) as a crystal having significant irregularity in the crystal structure, and the matrix The process that led to the selection will be described.

この母体結晶は、非特許文献7によって0.6≦x≦0.775の化学組成範囲で安定に存在することが報告されている。本発明者らによって、 (Ba0.65Ca0.35)2SiO4(x = 0.65)の結晶構造が初めて決定され、(BaxCa1-x)2SiO4(0.6≦x≦0.775)結晶には、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性と、原子種の異なる複数の原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性の両方の不規則性を備えていることが初めて明らかにされた。

Ind. Ital. Cemento Vol.33, 397 (1963) 出発原料として炭酸バリウム(BaCO3)と炭酸カルシウム(CaCO3)、シリカ(SiO2)を用い,1.3:0.7:1(モル比)で混合した。この出発原料比は(Ba0.65Ca0.35)2SiO4が生成する比である。次にこの混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,電気炉中にて1500℃で5時間加熱後,電気炉から取り出して冷却した。得られた試料は粉砕して細かな粉末にした。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする 高分解能X線粉末回折装置を用いて,17.0032°から148.4958°の2θ範囲におけるプロフィル強度を測定した。得られたデータ点数は15738あり、測定に要した時間は24.5時間である。
Non-patent document 7 reports that this base crystal stably exists in a chemical composition range of 0.6 ≦ x ≦ 0.775. The inventors determined for the first time the crystal structure of (Ba 0.65 Ca 0.35 ) 2 SiO 4 (x = 0.65), and the (Ba x Ca 1-x ) 2 SiO 4 (0.6 ≦ x ≦ 0.775) crystal has Both irregularities due to deviation of the atomic position in the periodic structure from the average position and irregularities due to statistically occupying one crystallographic position of atoms with different atomic species It was revealed for the first time that it was equipped.

Ind. Ital. Cemento Vol.33, 397 (1963) Barium carbonate (BaCO3), calcium carbonate (CaCO3) and silica (SiO2) were used as starting materials and mixed at 1.3: 0.7: 1 (molar ratio). This starting material ratio is the ratio at which (Ba0.65Ca0.35) 2SiO4 is produced. Next, this mixed powder was uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm and a height of about 3 mm, heated in an electric furnace at 1500 ° C. for 5 hours, then taken out of the electric furnace and cooled. The obtained sample was pulverized into a fine powder. Using a high-resolution X-ray powder diffractometer with CuKα1 ray (45 kV × 40mA) as incident light, the profile intensity in the 2θ range from 17.0032 ° to 148.4958 ° was measured. The number of data points obtained was 15738, and the time required for the measurement was 24.5 hours.

この化合物のX線粉末回折パターンは六方晶系の単位胞で指数付けが可能であり、格子定数の値は a = 0.57554(5) nmとc = 1.4686(1) nmが得られた。回折線の強度から消滅則を検討したところ、反射の系統的な消滅は観察されなかった。非特許文献8によってこの結晶のラウエ対称が-3mであることが明らかにされているので、この結晶の空間群としてP321, P3m1, P-3m1, P312, P31m and P-31mの可能性があることが示された。全ての可能な空間群について直接法で結晶構造を求めたところ、空間群P-3mについてのみ有望な初期構造モデルが得られた。この初期構造モデルには単位胞内に11個の独立な原子位置がある。そのうち、Ba原子とCa原子がそれぞれ65%と35%の割合で存在すると仮定した原子位置が5種類あり、それらのWyckoff位置は2d(原子位置をM1で表す)と1a (M2)、2d (M3)、2c (M4)、1b (M5)である。さらに2dのSi原子位置が2種類(Si1とSi2)ある。O原子位置は4種類あり、それらは6i (O1)と2d (O2)、6i (O3)、2d (O4)位置である。

Journal of the American Ceramics Society, Vol.75, 884 (1992) 初期モデルの構造パラメータを、プロフィルパラメータと共にリートベルト法で精密化したところ、M1とM2、O1、O2、O3における原子位置の等方性原子変位(B)パラメータの値が異常に大きく(B(M1) = 1.73(9)×10-2nm2とB(M2) = 7.1(3) ×10-2nm2、B(O1) = 6.3(3) ×10-2nm2、B(O2) = 11.2(10) ×10-2nm2、B(O3) = 1.7(2) ×10-2nm2)、信頼度(R)因子も比較的大きな値を示しており(Rwp=11.19% (S = Rwp/Re= 1.74)とRp= 8.66%、RB= 3.97%、RF= 2.00%)、満足できる結晶構造解析結果では無かった。
The X-ray powder diffraction pattern of this compound can be indexed with hexagonal unit cells, and the values of lattice constants are a = 0.57554 (5) nm and c = 1.4686 (1) nm. When the extinction law was examined from the intensity of the diffraction lines, no systematic disappearance of reflection was observed. Non-Patent Document 8 reveals that the Laue symmetry of this crystal is -3m, so there is a possibility of P321, P3m1, P-3m1, P312, P31m and P-31m as the space group of this crystal. It was shown that. When crystal structures were obtained by direct methods for all possible space groups, a promising initial structure model was obtained only for space group P-3m. This initial structural model has 11 independent atomic positions in the unit cell. Among them, there are five types of atomic positions assuming that Ba and Ca atoms are present at a ratio of 65% and 35%, respectively, and their Wyckoff positions are 2d (the atomic position is represented by M1), 1a (M2), 2d ( M3), 2c (M4), and 1b (M5). In addition, there are two types of 2d Si atom positions (Si1 and Si2). There are four types of O atom positions, 6i (O1), 2d (O2), 6i (O3), and 2d (O4) positions.

Journal of the American Ceramics Society, Vol.75, 884 (1992) The structural parameters of the initial model were refined by the Rietveld method together with the profile parameters, and the isotropic atomic positions in M1, M2, O1, O2, and O3 The value of the atomic displacement (B) parameter is unusually large (B (M1) = 1.73 (9) x 10-2nm2 and B (M2) = 7.1 (3) x 10-2nm2, B (O1) = 6.3 (3) × 10-2nm2, B (O2) = 11.2 (10) × 10-2nm2, B (O3) = 1.7 (2) × 10-2nm2), and the reliability (R) factor is also relatively large ( Rwp = 11.19% (S = Rwp / Re = 1.74) and Rp = 8.66%, RB = 3.97%, RF = 2.00%), which was not a satisfactory crystal structure analysis result.

そこで、異常に大きなB値を示したM1とM2、O1、O2、O3における原子位置に対して、これらの原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性と、5種類の原子位置(M1とM2、M3、M4、M5)をBaとCaがそれぞれ65%と35%の等しい割合では無く、各原子位置において異なる割合で統計的に占有することによる不規則性の両方の不規則性を備えている結晶構造モデルを構築した。   Therefore, with respect to the atomic positions in M1 and M2, O1, O2, and O3 that showed an abnormally large B value, irregularities due to the deviation of these atomic positions from their average positions and five types of atomic positions (M1 And M2, M3, M4, M5) are not equal proportions of Ba and Ca of 65% and 35% respectively, but both irregularities by statistically occupying different proportions at each atomic position. An equipped crystal structure model was constructed.

M1とM2、O1、O2の原子位置に対してはその原子位置の対称性を低下させた。すなわち、2d位置のM1原子位置においては対称性を6iへ低下させ、1a位置のM2原子位置においては対称性を6gへ低下させ、6i位置のO1原子位置においては対称性を12jへ低下させ、2d位置のO2原子位置においては対称性を6iへ低下させた。これによって、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性を構造モデル中に導入した。   For the atomic positions of M1, M2, O1, and O2, the symmetry of the atomic positions was reduced. That is, the symmetry is reduced to 6i at the M1 atom position at the 2d position, the symmetry is reduced to 6g at the M2 atom position at the 1a position, and the symmetry is reduced to 12j at the O1 atom position at the 6i position, In the O2 atom position of 2d position, the symmetry was reduced to 6i. As a result, irregularities due to deviation of the atomic position in the periodic structure from the average position were introduced into the structural model.

上記の不規則性に加えて、原子種の異なる複数の原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性を結晶構造モデルに導入するために、5種類のM位置におけるBa原子とCa原子の占有率が変化するように、これらの構造パラメータを設定した。   In addition to the above irregularities, in order to introduce irregularities into the crystal structure model by statistically occupying a single crystallographic position of multiple atoms of different atomic species, there are five types of M positions. These structural parameters were set so that the occupancy of Ba atoms and Ca atoms changed.

以上の通りに構築した結晶構造モデルについて、構造パラメータをリートベルト法で精密化したところ、全ての原子位置に対して妥当なBの値及び、より低いR因子の値(Rwp= 9.64% (S = 1.50)とRp= 7.33%、RB= 3.19%、RF= 1.44%)が得られた。(Ba0.65Ca0.35)2SiO4の結晶学的データと構造パラメータの値、精密化した結晶構造モデルをそれぞれ表3と表4、図3に示す。 When the crystal structure model constructed as described above was refined by the Rietveld method, the appropriate B value and lower R factor values (R wp = 9.64% ( S = 1.50) and R p = 7.33%, R B = 3.19%, R F = 1.44%). The crystallographic data, structural parameter values, and refined crystal structure models of (Ba 0.65 Ca 0.35 ) 2 SiO 4 are shown in Table 3, Table 4, and FIG. 3, respectively.


表4から、M1とM2、M3、M4の4種類のM位置では、Ba原子とCa原子がこれらの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性をもっていることが示された。すなわち、M1原子位置のBa原子とCa原子の占有率はそれぞれ65.7%と34.3%であり、M2原子位置のBa原子とCa原子の占有率はそれぞれ85.2%と14.8%であり、M3原子位置のBa原子とCa原子の占有率はそれぞれ99.2%と0.8%であり、M4原子位置のBa原子とCa原子の占有率はそれぞれ2.4%と97.6%である。また、M5原子位置はBa原子によってのみ占有されていた。   Table 4 shows that at four types of M positions, M1, M2, M3, and M4, Ba atoms and Ca atoms have irregularities due to statistically occupying these crystallographic positions. That is, the Ba atom and Ca atom occupancy at the M1 atom position are 65.7% and 34.3%, respectively, and the Ba atom and Ca atom occupancy at the M2 atom position are 85.2% and 14.8%, respectively. The occupancy rates of Ba atoms and Ca atoms are 99.2% and 0.8%, respectively, and the occupancy rates of Ba atoms and Ca atoms at the M4 atom position are 2.4% and 97.6%, respectively. The M5 atom position was occupied only by Ba atoms.

以上から本発明者らは、(Ba0.65Ca0.35)2SiO4結晶は、周期構造におけるBa原子とCa原子位置の一部とO原子位置の一部がその平均位置からずれることによる不規則性、及び原子種の異なるBa原子とCa原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性の両方の不規則性を備えていることを初めて示し、これを確認した。 From the above, the present inventors have found that the (Ba 0.65 Ca 0.35 ) 2 SiO 4 crystal has irregularity due to deviation of part of the Ba atom and Ca atom position and part of the O atom position from the average position in the periodic structure. For the first time, it was shown and confirmed that both Ba atoms and Ca atoms of different atomic species have both irregularities due to statistically occupying one crystallographic position.

そこで、本発明者らは、周期構造におけるBa原子とCa原子位置の一部とO原子位置の一部がその平均位置からずれることによる不規則性、及び原子種の異なるBa原子とCa原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性の両方の不規則性を備えている(BaxCa1-x)2SiO4 (0.6≦x≦0.775)結晶が、本発明による母体の選択方法に照らして、広帯域発光蛍光体の母体として有望であるとの指針を得て、Euを賦活剤とする蛍光体の合成を試みた。 Therefore, the present inventors have found that irregularities due to deviation of some of the Ba atom and Ca atom positions and some of the O atom positions from the average position in the periodic structure, and Ba atoms and Ca atoms of different atomic species. (Ba x Ca 1-x ) 2 SiO 4 (0.6 ≦ x ≦ 0.775) crystals with both irregularities due to statistically occupying one crystallographic position are the present invention. In light of the method for selecting a host material based on the above, we obtained a guideline that it is promising as a base material for a broadband light-emitting phosphor, and tried to synthesize a phosphor using Eu as an activator.

出発原料として炭酸バリウム(BaCO3)と炭酸カルシウム(CaCO3)、シリカ(SiO2)、酸化ユーロピウム(Eu2O3)を用い,1.3:0.68:1:0.01(モル比)で混合した。この出発原料比は(Ba0.65Ca0.34Eu0.01)2SiO4が生成する比である。次にこの混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,大気中にて1050℃で1時間加熱後、還元雰囲気中にて1400℃で2時間加熱し、電気炉の電源を切って炉内で約3時間かけて室温まで冷却した。試料は粉砕して細かな粉末試料を得た。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする X線粉末回折装置を用いてプロフィル強度を測定した。得られたX線回折パターンから、合成して得られた試料は(Ba0.65Ca0.35)2SiO4と等価な結晶構造であることが確認できた。 Barium carbonate (BaCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), silica (SiO 2 ), and europium oxide (Eu 2 O 3 ) were used as starting materials and mixed at 1.3: 0.68: 1: 0.01 (molar ratio). This starting material ratio is the ratio at which (Ba 0.65 Ca 0.34 Eu 0.01 ) 2 SiO 4 is formed. Next, this mixed powder was uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm and a height of about 3 mm, heated in air at 1050 ° C for 1 hour, and then heated in a reducing atmosphere at 1400 ° C for 2 hours. The furnace was turned off and cooled to room temperature in the furnace over about 3 hours. The sample was pulverized to obtain a fine powder sample. The profile intensity was measured using an X-ray powder diffractometer using CuKα 1 line (45 kV × 40 mA) as incident light. From the obtained X-ray diffraction pattern, it was confirmed that the synthesized sample had a crystal structure equivalent to (Ba 0.65 Ca 0.35 ) 2 SiO 4 .

市販の分光蛍光光度計を用い、波長200 nmから400 nmの励起光を用いて、波長200 nmから800 nmの蛍光強度を測定した。得られた(Ba0.65Ca0.34Eu0.01)2SiO4粉末試料の励起スペクトル及び発光スペクトルについて評価した結果を図4に示す。
図4に示す評価結果から明らかなように、得られた(Ba0.65Ca0.34Eu0.01)2SiO4は280 nm付近の紫外域に励起ピーク波長を有している。励起波長280 nmにより(Ba0.65Ca0.34Eu0.01)2SiO4の発光スペクトルを観測したところ、蛍光はピークが454nmのブロードなスペクトルを観測し、400nmから620nmにわたる幅の広いスペクトルになった。すなわち、上記の方法により得られたユーロピウム賦活バリウムカルシウムシリケート固溶体系蛍光体(Ba0.65Ca0.34Eu0.01)2SiO4は、紫外線により励起されて広帯域な蛍光を発する蛍光体である。
Using a commercially available spectrofluorometer, the fluorescence intensity at a wavelength of 200 nm to 800 nm was measured using excitation light at a wavelength of 200 nm to 400 nm. FIG. 4 shows the results of evaluating the excitation spectrum and emission spectrum of the obtained (Ba 0.65 Ca 0.34 Eu 0.01 ) 2 SiO 4 powder sample.
As is apparent from the evaluation results shown in FIG. 4, the obtained (Ba 0.65 Ca 0.34 Eu 0.01 ) 2 SiO 4 has an excitation peak wavelength in the ultraviolet region near 280 nm. When the emission spectrum of (Ba 0.65 Ca 0.34 Eu 0.01 ) 2 SiO 4 was observed at an excitation wavelength of 280 nm, a broad spectrum with a peak of 454 nm was observed for the fluorescence, and a broad spectrum ranging from 400 nm to 620 nm was observed. That is, the europium-activated barium calcium silicate solid solution phosphor (Ba 0.65 Ca 0.34 Eu 0.01 ) 2 SiO 4 obtained by the above method is a phosphor that emits broadband fluorescence when excited by ultraviolet rays.

本実施例では、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶としてカルシウムストロンチウムリン酸塩β’-Ca3-xSrx(PO4)2(1.85≦x≦2.6)を母体とする蛍光体の製造方法、及び母体として選択するに至った経緯について説明する。 In this example, the production of a phosphor based on calcium strontium phosphate β′-Ca 3-x Sr x (PO 4 ) 2 (1.85 ≦ x ≦ 2.6) as a crystal having significant irregularity in the crystal structure. The method and the background that led to the selection as a parent will be described.

この母体結晶は、非特許文献9によってその結晶構造が報告されており、それによると周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性と、原子種の異なる複数の原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性の両方の不規則性を備えていることが明らかにされている。   Non-patent document 9 reports the crystal structure of this parent crystal. According to this, the irregularity due to the deviation of the atomic position in the periodic structure from the average position and a plurality of atoms with different atomic species are one. It has been shown that it has both irregularities due to statistically occupying crystallographic positions.

発明者らは、β’-Ca3-xSrx(PO4)2(1.85≦x≦2.6)結晶が著しい不規則構造をもつ化合物であることを非特許文献9によって認識するに至り、広帯域発光蛍光体の母体として有望であるとの着想を得て、以下に記述するところの蛍光体の合成実験を行った。
Chemistry of Materials, Vol.14, 3197 (2002) 非特許文献9によると、β’-Ca0.71Sr2.29(PO4)2結晶(x = 2.29)は空間群がR-3mに属しており、その格子定数の値はa =1.07015(2) nmとc = 1.95787(2) nmであり、単位胞内に11個の独立な原子位置が存在している。O原子は2種類のWyckoff位置36i及び2種類のWyckoff位置18hという結晶学的位置を占有している。このうちWyckoff位置36iを占有する1種類のO原子は、その占有率が1/3であり、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっている。また、Wyckoff位置18hを占有するSr原子とCa原子も、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっている。これに加えて、3種類のWyckoff位置18h及び1種類のWyckoff位置6cを、原子種の異なるCa原子とSr原子が統計的に占有しており、原子種の異なるCa原子とSr原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性も存在する。すなわち、β’-Ca0.71Sr2.29(PO4)2結晶は、周期構造におけるO原子及びSr/Ca原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性、及び原子種の異なるCa原子とSr原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性の両方の不規則性を備えていることが明らかにされている。
The inventors have recognized by Non-Patent Document 9 that β′-Ca 3−x Sr x (PO 4 ) 2 (1.85 ≦ x ≦ 2.6) crystal is a compound having a remarkably irregular structure. With the idea that it is promising as a matrix of a light-emitting phosphor, a phosphor synthesis experiment described below was conducted.
Chemistry of Materials, Vol.14, 3197 (2002) According to Non-Patent Document 9, β'-Ca0.71Sr2.29 (PO4) 2 crystal (x = 2.29) has space group belonging to R-3m. The values of the lattice constant are a = 1.07015 (2) nm and c = 1.95787 (2) nm, and there are 11 independent atomic positions in the unit cell. The O atom occupies a crystallographic position of two Wyckoff positions 36i and two Wyckoff positions 18h. Of these, one type of O atom that occupies the Wyckoff position 36i has an occupancy ratio of 1/3, and has irregularity due to deviation of the atomic position in the periodic structure from the average position. In addition, Sr atoms and Ca atoms occupying the Wyckoff position 18h also have irregularities due to deviation of the atomic position in the periodic structure from the average position. In addition to this, three types of Wyckoff positions 18h and one type of Wyckoff position 6c are statistically occupied by Ca atoms and Sr atoms with different atomic species. There are also irregularities due to the statistical occupation of crystallographic positions. That is, β'-Ca0.71Sr2.29 (PO4) 2 crystal is a disorder due to deviation of the O atom and Sr / Ca atom positions in the periodic structure from the average position, and Ca atoms and Sr atoms with different atomic species Has been shown to have both irregularities due to statistical occupancy of one crystallographic position.

β’相が安定に存在する化学組成範囲を決定するために、xの値が1.5と1.8、1.9、2.0、2.5、2.6、2.61、2.65の8種類の試料を作製し、その粉末X線回折パターンを得た。その結果、xの値が1.85≦x≦2.6の範囲において、β’相が単一相として得られることが明らかとなった。   In order to determine the chemical composition range in which β 'phase exists stably, eight types of samples with x values of 1.5, 1.8, 1.9, 2.0, 2.5, 2.6, 2.61, and 2.65 were prepared, and their powder X-ray diffraction was performed. Got a pattern. As a result, it was found that the β ′ phase can be obtained as a single phase when the value of x is in the range of 1.85 ≦ x ≦ 2.6.

そこで、発明者らは、周期構造におけるO原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性、及び原子種の異なるCa原子とSr原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性の両方の不規則性を備えているβ’-Ca3-xSrx(PO4)2(1.85≦x≦2.6)結晶が、本発明による母体の選択方法に照らして、広帯域発光蛍光体の母体として有望であるとの指針を得て、Euを賦活剤とする蛍光体の合成を試みた。 Therefore, the inventors have found irregularity due to the deviation of the O atom position from the average position in the periodic structure, and the fact that Ca atoms and Sr atoms of different atomic species statistically occupy one crystallographic position. Β'-Ca 3-x Sr x (PO 4 ) 2 (1.85 ≤ x ≤ 2.6) crystals with both irregularities are emitted in the broadband emission in the light of the host selection method according to the present invention. With the guideline that it is promising as a base material for phosphors, we attempted to synthesize phosphors using Eu as an activator.

出発原料として炭酸カルシウム(CaCO3)と炭酸ストロンチウム(SrCO3)、リン酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)、酸化ユーロピウム(Eu2O3)を用い,1.0:1.98:2:0.01(モル比)で混合した。この出発原料比はCa1.0Sr1.98Eu0.02(PO4)2が生成する比である。次にこの混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,大気中にて400℃で1時間加熱し、さらに昇温して1050℃で1時間加熱した後、還元雰囲気中にて1300℃で6時間加熱し、電気炉の電源を切って炉内で約3時間かけて室温まで冷却した。 Calcium carbonate (CaCO 3 ) and strontium carbonate (SrCO 3 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) and europium oxide (Eu 2 O 3 ) are used as starting materials, 1.0: 1.98: 2: 0.01 ( (Molar ratio). This starting material ratio is the ratio at which Ca 1.0 Sr 1.98 Eu 0.02 (PO 4 ) 2 is produced. Next, this mixed powder was uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm and a height of about 3 mm, heated in the atmosphere at 400 ° C. for 1 hour, further heated to 1050 ° C. for 1 hour, Heating was performed at 1300 ° C. for 6 hours in a reducing atmosphere, and the electric furnace was turned off and cooled to room temperature in the furnace over about 3 hours.

得られた試料は粉砕して細かな粉末にした。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする X線粉末回折装置を用いて,10.0°から75.0°の2θ範囲におけるプロフィル強度を測定した。得られたX線回折パターンから、合成して得られた試料はβ’-Ca0.71Sr2.29(PO4)2と等価な結晶構造であることが確認できた。 The obtained sample was pulverized into a fine powder. The profile intensity in the 2θ range from 10.0 ° to 75.0 ° was measured using an X-ray powder diffractometer with CuKα 1 line (45 kV × 40 mA) as incident light. From the obtained X-ray diffraction pattern, it was confirmed that the synthesized sample had a crystal structure equivalent to β′-Ca 0.71 Sr 2.29 (PO 4 ) 2 .

市販の分光蛍光光度計を用い、波長200 nmから400 nmの励起光を用いて、波長200 nmから800 nmの蛍光強度を測定した。得られたCa1.0Sr1.98Eu0.02(PO4)2粉末試料の励起スペクトル及び発光スペクトルについて評価した結果を図5に示す。
図5に示す評価結果から明らかなように、得られたCa1.0Sr1.98Eu0.02(PO4)2は280 nm付近の紫外域に励起ピーク波長を有している。励起波長280 nmによりCa1.0Sr1.98Eu0.02(PO4)2の発光スペクトルを観測したところ、蛍光はピークが515 nmのブロードなスペクトルを観測し、350 nmから700 nmにわたる幅の広いスペクトルになった。すなわち、上記の方法により得られたユーロピウム賦活カルシウムストロンチウムリン酸塩系蛍光体Ca1.0Sr1.98Eu0.02(PO4)2は、紫外線により励起されて広帯域な蛍光を発する蛍光体である。
Using a commercially available spectrofluorometer, the fluorescence intensity at a wavelength of 200 nm to 800 nm was measured using excitation light at a wavelength of 200 nm to 400 nm. FIG. 5 shows the results of evaluating the excitation spectrum and emission spectrum of the obtained Ca 1.0 Sr 1.98 Eu 0.02 (PO 4 ) 2 powder sample.
As is apparent from the evaluation results shown in FIG. 5, the obtained Ca 1.0 Sr 1.98 Eu 0.02 (PO 4 ) 2 has an excitation peak wavelength in the ultraviolet region near 280 nm. When the emission spectrum of Ca 1.0 Sr 1.98 Eu 0.02 (PO 4 ) 2 was observed at an excitation wavelength of 280 nm, the fluorescence had a broad spectrum with a peak at 515 nm and became a broad spectrum ranging from 350 nm to 700 nm. It was. That is, the europium activated calcium strontium phosphate phosphor Ca 1.0 Sr 1.98 Eu 0.02 (PO 4 ) 2 obtained by the above method is a phosphor that emits broadband fluorescence when excited by ultraviolet rays.

本実施例では、結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶として、ユーリタイトに類似した結晶構造をもつアルカリ土類希土類リン酸塩固溶体結晶を母体とする蛍光体の製造方法、及び母体として選択するに至った経緯について説明する。   In this example, as a crystal having a remarkable irregularity in the crystal structure, a method for producing a phosphor based on an alkaline earth rare earth phosphate solid solution crystal having a crystal structure similar to eulite is selected, and the matrix is selected. I will explain the background.

この母体結晶の一般式はCa3-x-yMxLn1+y(P3-ySiy)O12(但し、Mはアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、Lnは希土類元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、xは0≦x≦3の範囲の数であり、yは0≦y≦0.3の範囲の数である。)で表される。 The general formula of the parent crystal is Ca 3-xy M x Ln 1 + y (P 3-y Si y ) O 12 (where M is at least one element selected from alkaline earth metal elements, Ln is at least one element selected from rare earth elements, x is a number in the range of 0 ≦ x ≦ 3, and y is a number in the range of 0 ≦ y ≦ 0.3. .

非特許文献10によると、ユーリタイトに類似した結晶構造をもつCa3Y(PO4)3をその生成温度領域である1215℃以上の温度から水中へ投入するなどの方法で急速に冷却すると、Ca3Y(PO4)3の単一相を室温で得ることができる。しかし、電気炉から取り出して空気中で冷却するか、もしくは電気炉内で冷却するなどの方法で比較的ゆっくりと冷却すると、高温で生成したCa3Y(PO4)3は冷却過程でCa3(PO4)2とYPO4の二相に分解することが示されている。したがって、生成温度からの冷却過程で分解してしまうCa3Y(PO4)3は、蛍光体の母体結晶として不向きであった。 According to Non-Patent Document 10, when Ca 3 Y (PO 4 ) 3 having a crystal structure similar to yuritite is rapidly cooled into the water from a temperature of 1215 ° C. or higher, which is the generation temperature range, A single phase of 3 Y (PO 4 ) 3 can be obtained at room temperature. However, if it is taken out from the electric furnace and cooled in the air or cooled relatively slowly, such as by cooling in the electric furnace, Ca 3 Y (PO 4 ) 3 generated at a high temperature becomes Ca 3 in the cooling process. It has been shown to decompose into two phases (PO 4 ) 2 and YPO 4 . Therefore, Ca 3 Y (PO 4 ) 3 that decomposes in the cooling process from the generation temperature is unsuitable as a host crystal of the phosphor.

さらにLn=Y以外のカルシウム希土類リン酸塩Ca3Ln(PO4)3についても同様に、高温で生成したCa3Ln(PO4)3をその生成温度領域から水中へ投入するなどの方法で急速に冷却すると、Ca3Ln(PO4)3の単一相を室温で得ることができる。しかし、電気炉から取り出して空気中で冷却するか、もしくは電気炉内で冷却するなどの方法で比較的ゆっくりと冷却すると、高温で生成したCa3Ln(PO4)3は冷却過程でCa3(PO4)2とLnPO4などに分解する。したがって、生成温度からの冷却過程で分解してしまうCa3Ln(PO4)3は、蛍光体の母体結晶として不向きであった。
Journal of Solid State Chemistry, Vol.179, 3420 (2006) 発明者らは、Ca3Y(PO4)3のCa原子位置の一部をアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素で部分置換する方法、もしくはCa3Y(PO4)3のP原子位置の一部をSi原子で部分置換する方法、もしくはCa3Y(PO4)3のCa原子位置の一部をアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素で部分置換し、さらにP原子位置の一部をSi原子で部分置換する方法によって、冷却過程での分解反応を抑止できることを見出した。
A method such as further Similarly for Ln = calcium other than Y rare earth phosphate Ca 3 Ln (PO 4) 3 , turning on the Ca 3 Ln (PO 4) 3 produced at a high temperature from the generation temperature range in water Upon rapid cooling, a single phase of Ca 3 Ln (PO 4 ) 3 can be obtained at room temperature. However, when it is taken out from the electric furnace and cooled in the air or cooled relatively slowly, such as by cooling in the electric furnace, Ca 3 Ln (PO 4 ) 3 generated at a high temperature becomes Ca 3 in the cooling process. Decomposes into (PO 4 ) 2 and LnPO 4 . Therefore, Ca 3 Ln (PO 4 ) 3 that decomposes in the cooling process from the generation temperature is unsuitable as a host crystal of the phosphor.
Journal of Solid State Chemistry, Vol.179, 3420 (2006) The inventors have partially substituted at least one element selected from alkaline earth metal elements for a part of the Ca atom position of Ca3Y (PO4) 3. Or a method in which a part of the P atom position of Ca3Y (PO4) 3 is partially substituted with Si atoms, or a part of the Ca atom position of Ca3Y (PO4) 3 is selected from alkaline earth metal elements It was found that the decomposition reaction in the cooling process can be suppressed by partial substitution with more than one kind of element and partial substitution of P atom position with Si atom.

一般式がCa3-xSrxY(PO4)3で表される組成物について、ユーリタイト型構造の単一相が安定に存在する化学組成範囲を決定するために、xの値が0.1と0.3、0.9、1.5、2.4、3.0の6種類の試料を作製し、その粉末X線回折パターンを得た。その結果、xの値が0≦x≦3の全ての範囲において、ユーリタイト型構造の化合物が単一相として得られることが明らかとなった。すなわち、Ca3Y(PO4)3とSr3Y(PO4)3は連続固溶体を形成する。上記と同じ実験をCa3-xBaxY(PO4)3で表される組成物についても行なったところ、Ca3Y(PO4)3とBa3Y(PO4)3は連続固溶体を形成し、xの値が0≦x≦3の全ての範囲において、ユーリタイト型構造の化合物が単一相として得られることが明らかとなった。 For a composition represented by the general formula Ca 3-x Sr x Y (PO 4 ) 3 , in order to determine the chemical composition range in which a single phase of a eulite structure is stably present, the value of x is 0.1. Six types of samples of 0.3, 0.9, 1.5, 2.4, and 3.0 were prepared, and powder X-ray diffraction patterns were obtained. As a result, it has been clarified that a compound having a eulite-type structure can be obtained as a single phase in the entire range where the value of x is 0 ≦ x ≦ 3. That is, Ca 3 Y (PO 4 ) 3 and Sr 3 Y (PO 4 ) 3 form a continuous solid solution. When the same experiment as described above was performed on a composition represented by Ca 3-x Ba x Y (PO 4 ) 3 , Ca 3 Y (PO 4 ) 3 and Ba 3 Y (PO 4 ) 3 became a continuous solid solution. It was clarified that the compound of eulite structure can be obtained as a single phase in the whole range of x value 0 ≦ x ≦ 3.

次に、一般式がCa3-yY1+y(P3-ySiy)O12で表される組成物について、ユーリタイト型構造の単一相が安定に存在する化学組成範囲を決定するために、yの値が0.25と0.27、0.3、0.35の4種類の試料を作製し、その粉末X線回折パターンを得た。その結果、yの値が0≦y≦0.3の範囲において、ユーリタイト型構造の化合物が単一相として得られることが明らかとなった。 Next, for the composition represented by the general formula Ca 3-y Y 1 + y (P 3-y Si y ) O 12 , the chemical composition range in which a single phase having a eulite structure is stably present is determined. Therefore, four types of samples having y values of 0.25, 0.27, 0.3, and 0.35 were prepared, and powder X-ray diffraction patterns were obtained. As a result, it has been clarified that a yuritite-type compound can be obtained as a single phase when the value of y is in the range of 0 ≦ y ≦ 0.3.

以上から、一般式がCa3-x-yMxLn1+y(P3-ySiy)O12(但し、Mはアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、Lnは希土類元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、xは0≦x≦3の範囲の数であり、yは0≦y≦0.3の範囲の数である。)で表されるアルカリ土類希土類リン酸塩固溶体は、電気炉から取り出して空気中で冷却するか、もしくは電気炉内で冷却するなどの方法で比較的ゆっくりと冷却しても分解反応を起こさないことを見出した。 From the above, the general formula is Ca 3-xy M x Ln 1 + y (P 3-y Si y ) O 12 (where M is at least one element selected from alkaline earth metal elements, and Ln Is at least one element selected from rare earth elements, x is a number in the range of 0 ≦ x ≦ 3, and y is a number in the range of 0 ≦ y ≦ 0.3. It has been found that the earth rare earth phosphate solid solution does not cause a decomposition reaction even if it is cooled relatively slowly by taking it out of the electric furnace and cooling it in the air or by cooling in the electric furnace.

非特許文献10によると、生成温度から急速に冷却したCa3Y(PO4)3には、周期構造におけるO原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっていることが示されている。そこで発明者らは、一般式がCa3-x-yMxLn1+y(P3-ySiy)O12(但し、Mはアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、Lnは希土類元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、xは0≦x≦3の範囲の数であり、yは0≦y≦0.3の範囲の数である。)で表される結晶が、本発明による広帯域発光蛍光体の母体として有望であるとの着想を得て、以下に記述するところの結晶構造解析と蛍光体の合成実験を行った。 According to Non-Patent Document 10, it is shown that Ca 3 Y (PO 4 ) 3 rapidly cooled from the generation temperature has irregularities due to the deviation of the O atom position from the average position in the periodic structure. . Therefore, the inventors have the general formula Ca 3-xy M x Ln 1 + y (P 3-y Si y ) O 12 (where M is at least one element selected from alkaline earth metal elements) Ln is at least one element selected from rare earth elements, x is a number in the range of 0 ≦ x ≦ 3, and y is a number in the range of 0 ≦ y ≦ 0.3. With the idea that these crystals are promising as the base material of the broadband light-emitting phosphor according to the present invention, the crystal structure analysis and phosphor synthesis experiments described below were performed.

上記のアルカリ土類希土類リン酸塩固溶体結晶が、結晶構造に著しい不規則性をもつことを確認するために、Ca2.7Sr0.3Y(PO4)3とCa2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12の結晶構造解析を行なった。これらの結晶は、本発明者らによって初めてその結晶構造が決定され、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっていることが初めて明らかにされた。 In order to confirm that the above alkaline earth rare earth phosphate solid solution crystals have significant irregularities in the crystal structure, Ca 2.7 Sr 0.3 Y (PO 4 ) 3 and Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) The crystal structure analysis of O 12 was performed. The crystal structure of these crystals was determined by the present inventors for the first time, and it was revealed for the first time that the atomic position in the periodic structure has irregularity due to deviation from the average position.

Ca2.7Sr0.3Y(PO4)3の出発原料として炭酸カルシウム(CaCO3)と炭酸ストロンチウム(SrCO3)、酸化イットリウム(Y2O3)、リン酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)を用い,2.7:0.3:1:3(モル比)で混合した。この出発原料比はCa2.7Sr0.3Y(PO4)3が生成する比である。次にこの混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,大気中にて400℃で1時間加熱し、さらに昇温して1000℃で1時間加熱した後、1400℃で6時間加熱し、電気炉の電源を切って炉内で約3時間かけて室温まで冷却した。得られた試料は粉砕して細かな粉末にした。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする 高分解能X線粉末回折装置を用いて,20.00318から148.49613°の2θ範囲におけるプロフィル強度を測定した。得られたデータ点数は15739あり、測定に要した時間は3.25時間である。 Calcium carbonate (CaCO 3 ) and strontium carbonate (SrCO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) as starting materials for Ca 2.7 Sr 0.3 Y (PO 4 ) 3 And mixed at 2.7: 0.3: 1: 3 (molar ratio). This starting material ratio is the ratio at which Ca 2.7 Sr 0.3 Y (PO 4 ) 3 is produced. Next, this mixed powder was uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm and a height of about 3 mm, heated in the atmosphere at 400 ° C. for 1 hour, further heated to 1000 ° C. for 1 hour, It was heated at 1400 ° C. for 6 hours, and the electric furnace was turned off and cooled to room temperature in the furnace over about 3 hours. The obtained sample was pulverized into a fine powder. Using a high-resolution X-ray powder diffractometer with CuKα 1 line (45 kV × 40mA) as incident light, the profile intensity in the 2θ range from 20.00318 to 148.49613 ° was measured. The number of data points obtained was 15739, and the time required for the measurement was 3.25 hours.

この化合物のX線粉末回折パターンは立方晶系で指数付けが可能であり、格子定数の値は a = 0.98596(4) nmが得られた。X線回折パターンの強度分布がユーリタイト(Bi4(SiO4)3)と良く似ていることから、Bi4(SiO4)3の結晶構造(空間群I-43d)を初期構造モデルとした。この初期構造モデルには単位胞内に3個の独立な原子位置があり、Wyckoff位置16cにはCa原子とSr原子、Y原子の全ての原子によって占有される原子位置が1種類(これらの原子位置をMで表す)とWyckoff位置12aにはP原子位置が1種類、Wyckoff位置48eにはO原子位置が1種類ある。 The X-ray powder diffraction pattern of this compound was cubic and indexable, and the value of the lattice constant was a = 0.98596 (4) nm. Since the intensity distribution of the X-ray diffraction pattern is very similar to that of eulite (Bi 4 (SiO 4 ) 3 ), the crystal structure of Bi 4 (SiO 4 ) 3 (space group I-43d) was used as the initial structure model. In this initial structure model, there are three independent atom positions in the unit cell, and Wyckoff position 16c has one kind of atom position occupied by all atoms of Ca atom, Sr atom, and Y atom (these atoms And the Wyckoff position 12a has one type of P atom position, and the Wyckoff position 48e has one type of O atom position.

初期モデルの構造パラメータを、プロフィルパラメータと共にリートベルト法で精密化したところ、O原子位置の等方性原子変位(B)パラメータの値が異常に大きく(B(O) = 12.9(2)×10-2nm2)、信頼度(R)因子も比較的大きな値を示しており(Rwp= 10.25% (S = Rwp/Re= 1.52)とRp= 8.28%、RB= 9.62%、RF= 8.41%)、満足できる結晶構造解析結果では無かった。 When the structural parameters of the initial model were refined by the Rietveld method together with the profile parameters, the value of the isotropic atomic displacement (B) parameter at the O atom position was abnormally large (B (O) = 12.9 (2) × 10 -2 nm 2 ) and reliability (R) factor is also relatively large (R wp = 10.25% (S = R wp / R e = 1.52), R p = 8.28%, R B = 9.62% , R F = 8.41%), which is not a satisfactory crystal structure analysis result.

そこで、異常に大きなB値を示したO原子位置に対して、それらの原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっている結晶構造モデルを構築した。この原子位置分割モデルでは、1種類のO原子位置を二つに分割して最終的に2種類のO原子位置(O1とO2)を設けている。この原子位置分割モデルの構造パラメータをリートベルト法で精密化したところ、全ての原子位置に対して妥当なBの値及び、より低いR因子の値(Rwp= 9.25% (S = 1.37)とRp= 7.14%、RB= 6.13%、RF= 7.77%)が得られた。Ca2.7Sr0.3Y(PO4)3の結晶学的データと構造パラメータの値、原子位置分割モデルをそれぞれ表5と表6、図6に示す。 Therefore, we constructed a crystal structure model with irregularities due to the deviation of the atomic position from the average position for the O atomic position that showed an abnormally large B value. In this atomic position division model, one kind of O atom position is divided into two, and finally two kinds of O atom positions (O1 and O2) are provided. When the structural parameters of this atomic position splitting model were refined by the Rietveld method, a reasonable B value and a lower R factor value (R wp = 9.25% (S = 1.37) were obtained for all atomic positions. R p = 7.14%, R B = 6.13%, R F = 7.77%). Table 5 and Table 6 and Fig. 6 show the crystallographic data of Ca 2.7 Sr 0.3 Y (PO 4 ) 3 , the values of structural parameters, and the atomic position resolution model, respectively.



以上から発明者らは、Ca2.7Sr0.3Y(PO4)3結晶は、周期構造におけるO原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっていることを初めて示し、これを確認した。 From the above, the inventors have shown and confirmed for the first time that the Ca 2.7 Sr 0.3 Y (PO 4 ) 3 crystal has irregularities due to the deviation of the O atom position in the periodic structure from its average position.

次に発明者らは、Ca2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12の結晶構造に著しい不規則性をもつことを確認するために、Ca2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12の結晶構造解析を行なった。 Next, in order to confirm that the crystal structure of Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) O 12 has a remarkable irregularity, the inventors confirmed that the crystal of Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) O 12 Structural analysis was performed.

Ca2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12の出発原料として炭酸カルシウム(CaCO3)と酸化イットリウム(Y2O3)、リン酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)、シリカ(SiO2)を用い,2.85:1.15:2.85:0.15(モル比)で混合した。この出発原料比はCa2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12が生成する比である。次にこの混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,大気中にて400℃で1時間加熱し、さらに昇温して1000℃で1時間加熱した後、1400℃で6時間加熱し、電気炉の電源を切って炉内で約3時間かけて室温まで冷却した。得られた試料は粉砕して細かな粉末にした。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする 高分解能X線粉末回折装置を用いて,10.00536から148.49164°の2θ範囲におけるプロフィル強度を測定した。得られたデータ点数は8288あり、測定に要した時間は3.7時間である。 Starting materials for Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) O 12 include calcium carbonate (CaCO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), silica (SiO 2 ) And mixed at 2.85: 1.15: 2.85: 0.15 (molar ratio). This starting material ratio is the ratio at which Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) O 12 is produced. Next, this mixed powder was uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm and a height of about 3 mm, heated in the atmosphere at 400 ° C. for 1 hour, further heated to 1000 ° C. for 1 hour, It was heated at 1400 ° C. for 6 hours, and the electric furnace was turned off and cooled to room temperature in the furnace over about 3 hours. The obtained sample was pulverized into a fine powder. Using a high-resolution X-ray powder diffractometer with CuKα 1 line (45 kV × 40 mA) as incident light, the profile intensity in the 2θ range from 10.00536 to 148.49164 ° was measured. The number of data points obtained was 8288, and the time required for the measurement was 3.7 hours.

この化合物のX線粉末回折パターンは立方晶系で指数付けが可能であり、格子定数の値は a = 0.983283(5) nmが得られた。X線回折パターンの強度分布がユーリタイト(Bi4(SiO4)3)と良く似ていることから、Bi4(SiO4)3の結晶構造(空間群I-43d)を初期構造モデルとした。この初期構造モデルには単位胞内に3個の独立な原子位置があり、Wyckoff位置16cにはCa原子とSr原子、Y原子の全てが共通に占有する原子位置が1種類(これらの原子位置をMで表す)とWyckoff位置12aにはP原子位置が1種類、Wyckoff位置48eにはO原子位置が1種類ある。 The X-ray powder diffraction pattern of this compound was cubic and could be indexed, and the value of the lattice constant was a = 0.983283 (5) nm. Since the intensity distribution of the X-ray diffraction pattern is very similar to that of eulite (Bi 4 (SiO 4 ) 3 ), the crystal structure of Bi 4 (SiO 4 ) 3 (space group I-43d) was used as the initial structure model. In this initial structure model, there are three independent atomic positions in the unit cell, and the Wyckoff position 16c has one kind of atomic position that is occupied by all of the Ca, Sr, and Y atoms (these atomic positions). And Wyckoff position 12a has one P atom position, and Wyckoff position 48e has one O atom position.

初期モデルの構造パラメータを、プロフィルパラメータと共にリートベルト法で精密化したところ、O原子位置の等方性原子変位(B)パラメータの値が異常に大きく(B(O) = 13.3(2)×10-2nm2)、信頼度(R)因子も比較的大きな値を示しており(Rwp= 9.11% (S = Rwp/Re= 1.72)とRp= 7.18%、RB= 8.23%、RF= 5.01%)、満足できる結晶構造解析結果では無かった。 When we refined the structure parameters of the initial model by the Rietveld method together with the profile parameters, the value of the isotropic atomic displacement (B) parameter at the O atom position is abnormally large (B (O) = 13.3 (2) × 10 -2 nm 2 ) and reliability (R) factor is also relatively large (R wp = 9.11% (S = R wp / R e = 1.72), R p = 7.18%, R B = 8.23% , R F = 5.01%), the crystal structure analysis result was not satisfactory.

そこで、異常に大きなB値を示したO原子位置に対して、それらの原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっている結晶構造モデルを構築した。この原子位置分割モデルでは、1種類のO原子位置を二つに分割して最終的に2種類のO原子位置(O1とO2)を設けている。この原子位置分割モデルの構造パラメータをリートベルト法で精密化したところ、全ての原子位置に対して妥当なBの値及び、より低いR因子の値(Rwp= 7.49% (S = 1.41)とRp= 5.79%、RB= 3.63%、RF= 3.93%)が得られた。Ca2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12の結晶学的データと構造パラメータの値、原子位置分割モデルをそれぞれ表7と表8、図7に示す。 Therefore, we constructed a crystal structure model with irregularities due to the deviation of the atomic position from the average position for the O atomic position that showed an abnormally large B value. In this atomic position division model, one kind of O atom position is divided into two, and finally two kinds of O atom positions (O1 and O2) are provided. When the structural parameters of this atomic position splitting model were refined by the Rietveld method, a reasonable B value and a lower R factor value (R wp = 7.49% (S = 1.41)) for all atomic positions. R p = 5.79%, R B = 3.63%, R F = 3.93%). The crystallographic data of Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) O 12 , the values of structural parameters, and the atomic position resolution model are shown in Table 7 and Table 8, respectively, and FIG.



以上から発明者らは、Ca2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12結晶は、周期構造におけるO原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっていることを初めて示し、これを確認した。 From the above, the inventors have shown and confirmed for the first time that the Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) O 12 crystal has irregularity due to the O atom position in the periodic structure deviating from its average position. .

以上から、一般式がCa3-x-yMxLn1+y(P3-ySiy)O12(但し、Mはアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、Lnは希土類元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、xは0≦x≦3の範囲の数であり、yは0≦y≦0.3の範囲の数である。)で表されるアルカリ土類希土類リン酸塩固溶体は、電気炉から取り出して空気中で冷却するか、もしくは電気炉内で冷却するなどの方法で比較的ゆっくりと冷却しても分解反応を起こさないこと、及び周期構造におけるO原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもっていることを確認した。 From the above, the general formula is Ca 3-xy M x Ln 1 + y (P 3-y Si y ) O 12 (where M is at least one element selected from alkaline earth metal elements, and Ln Is at least one element selected from rare earth elements, x is a number in the range of 0 ≦ x ≦ 3, and y is a number in the range of 0 ≦ y ≦ 0.3. The earth rare earth phosphate solid solution is taken out from the electric furnace and cooled in the air, or cooled in the electric furnace relatively slowly so that no decomposition reaction occurs, and the periodic structure It has been confirmed that the O atom position in has irregularity due to deviation from its average position.

そこで、発明者らは、周期構造におけるO原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもつ結晶であるところの、一般式がCa3-x-yMxLn1+y(P3-ySiy)O12(但し、Mはアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、Lnは希土類元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、xは0≦x≦3の範囲の数であり、yは0≦y≦0.3の範囲の数である。)で表されるアルカリ土類希土類リン酸塩固溶体結晶が、本発明による母体の選択方法に照らして、広帯域発光蛍光体の母体として有望であるとの指針を得て、Euを賦活剤とする蛍光体の合成を試みた。 Therefore, the inventors have expressed the general formula Ca 3-xy M x Ln 1 + y (P 3-y ) where the O atom position in the periodic structure is a crystal having irregularity due to deviation from its average position. Si y ) O 12 (wherein M is at least one element selected from alkaline earth metal elements, Ln is at least one element selected from rare earth elements, and x is 0 ≦ x ≦ 3 is a number in the range, y is a number in the range of 0 ≦ y ≦ 0.3.) In view of the method for selecting a matrix according to the present invention, an alkaline earth rare earth phosphate solid solution crystal represented by With the guideline that it is promising as a matrix of a broadband light-emitting phosphor, synthesis of a phosphor using Eu as an activator was attempted.

賦活剤の濃度が発光スペクトルに与える影響も明らかにするために、アルカリ土類希土類リン酸塩固溶体を母体とし、賦活剤の濃度の異なる6種類の蛍光体を作製した。作製した蛍光体は、一般式がCa3-xSr0.3EuxY(PO4)3で表され、xの値は0.001と0.01、0.025、0.03、0.05、0.1である。 In order to clarify the influence of the concentration of the activator on the emission spectrum, six types of phosphors having different concentrations of the activator were prepared using an alkaline earth rare earth phosphate solid solution as a base. The prepared phosphor has a general formula represented by Ca 3−x Sr 0.3 Eu x Y (PO 4 ) 3 , and the values of x are 0.001, 0.01, 0.025, 0.03, 0.05, and 0.1.

Ca3-xSr0.3EuxY(PO4)3(但し、x = 0.001、0.01、0.025、0.03、0.05、0.1である)の出発原料として炭酸カルシウム(CaCO3)と炭酸ストロンチウム(SrCO3)、酸化イットリウム(Y2O3)、リン酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)、酸化ユーロピウム(Eu2O3)を用いた。これらを所定の割合で混合し、得られた混合粉末を直径約12mm×高さ約3mmのペレット状に一軸加圧成形し,大気中にて400℃で1時間加熱し、さらに昇温して1000℃で1時間加熱した後、還元雰囲気中にて1400℃で6時間加熱し、電気炉の電源を切って炉内で約3時間かけて室温まで冷却した。試料は粉砕して細かな粉末試料を得た。CuKα1線(45 kV×40mA)を入射光とする X線粉末回折装置を用いてプロフィル強度を測定した。得られたX線回折パターンから、合成して得られた全ての試料はCa2.7Sr0.3Y(PO4)3と等価な結晶構造であることが確認できた。 Calcium carbonate (CaCO 3 ) and strontium carbonate (SrCO 3 ) as starting materials for Ca 3-x Sr 0.3 Eu x Y (PO 4 ) 3 (where x = 0.001, 0.01, 0.025, 0.03, 0.05, 0.1) Yttrium oxide (Y 2 O 3 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), and europium oxide (Eu 2 O 3 ) were used. These are mixed at a predetermined ratio, and the resulting mixed powder is uniaxially pressed into pellets with a diameter of about 12 mm x height of about 3 mm, heated in the atmosphere at 400 ° C for 1 hour, and further heated. After heating at 1000 ° C for 1 hour, it was heated in a reducing atmosphere at 1400 ° C for 6 hours, and the electric furnace was turned off and cooled to room temperature in the furnace over about 3 hours. The sample was pulverized to obtain a fine powder sample. The profile intensity was measured using an X-ray powder diffractometer using CuKα 1 line (45 kV × 40 mA) as incident light. From the obtained X-ray diffraction patterns, it was confirmed that all the samples obtained by synthesis had a crystal structure equivalent to Ca 2.7 Sr 0.3 Y (PO 4 ) 3 .

市販の分光蛍光光度計を用い、波長200 nmから400 nmの励起光を用いて、波長200 nmから800 nmの蛍光強度を測定した。   Using a commercially available spectrofluorometer, the fluorescence intensity at a wavelength of 200 nm to 800 nm was measured using excitation light at a wavelength of 200 nm to 400 nm.

得られたCa2.67Sr0.3Eu0.03Y(PO4)3(x=0.03)粉末試料の励起スペクトル及び発光スペクトルについて評価した結果を図8に示す。図8に示す評価結果から明らかなように、得られたCa2.67Sr0.3Eu0.03Y(PO4)3は280 nm付近の紫外域に励起ピーク波長を有している。励起波長280 nmによりCa2.67Sr0.3Eu0.03Y(PO4)3の発光スペクトルを観測したところ、蛍光はピークが450 nmのブロードなスペクトルを観測し、370 nmから650 nmにわたる幅の広いスペクトルになった。 FIG. 8 shows the results of evaluating the excitation spectrum and emission spectrum of the obtained Ca 2.67 Sr 0.3 Eu 0.03 Y (PO 4 ) 3 (x = 0.03) powder sample. As is apparent from the evaluation results shown in FIG. 8, the obtained Ca 2.67 Sr 0.3 Eu 0.03 Y (PO 4 ) 3 has an excitation peak wavelength in the ultraviolet region near 280 nm. When the emission spectrum of Ca 2.67 Sr 0.3 Eu 0.03 Y (PO 4 ) 3 was observed at an excitation wavelength of 280 nm, the fluorescence showed a broad spectrum with a peak of 450 nm and a broad spectrum ranging from 370 nm to 650 nm. became.

一連のCa3-xSr0.3EuxY(PO4)3(但し、x = 0.001、0.01、0.025、0.03、0.05、0.1である)粉末試料の励起スペクトル及び発光スペクトルについて評価した結果をまとめて図9に示す。図9に示す評価結果から明らかなように、得られたCa3-xSr0.3EuxY(PO4)3を励起波長280 nmの紫外線により発光スペクトルを観測したところ、全ての発光スペクトルはブロードであった。さらに、賦活剤であるEuの濃度がx = 0.001からx = 0.1まで増加するに従い、発光スペクトルのピーク位置が444 nmから492 nmへ一様に増加した。 Summarize the results of evaluating the excitation spectrum and emission spectrum of a series of Ca 3-x Sr 0.3 Eu x Y (PO 4 ) 3 (where x = 0.001, 0.01, 0.025, 0.03, 0.05, 0.1) powder samples It is shown in FIG. As is clear from the evaluation results shown in FIG. 9, when the emission spectrum of the obtained Ca 3-x Sr 0.3 Eu x Y (PO 4 ) 3 was observed with ultraviolet light having an excitation wavelength of 280 nm, all emission spectra were broad. Met. Furthermore, as the concentration of Eu as an activator increased from x = 0.001 to x = 0.1, the peak position of the emission spectrum increased uniformly from 444 nm to 492 nm.

すなわち、上記の方法により得られたユーロピウム賦活アルカリ土類希土類リン酸塩固溶体系蛍光体Ca3-xSr0.3EuxY(PO4)3(但し、x = 0.001、0.01、0.025、0.03、0.05、0.1である)は、紫外線により励起されて広帯域な蛍光を発する蛍光体である。 That is, the europium-activated alkaline earth rare earth phosphate solid solution phosphor Ca 3-x Sr 0.3 Eu x Y (PO 4 ) 3 obtained by the above method (where x = 0.001, 0.01, 0.025, 0.03, 0.05 , 0.1) is a phosphor that emits broadband fluorescence when excited by ultraviolet rays.

本発明の蛍光体は照明や表示媒体などに利用可能性がある。   The phosphor of the present invention can be used for illumination and display media.

図1は本発明の一実施形態に係るビスマス賦活カルシウムジルコニウムアルミネート系蛍光体の母体結晶であるCa7ZrAl6O18の結晶構造をc軸方向からみた図である。FIG. 1 is a view of a crystal structure of Ca 7 ZrAl 6 O 18 that is a base crystal of a bismuth-activated calcium zirconium aluminate phosphor according to an embodiment of the present invention, viewed from the c-axis direction. 図2は本発明の一実施形態に係るビスマス賦活カルシウムジルコニウムアルミネート系蛍光体の製造方法により得られたCa6.85Bi0.10ZrAl6O18の励起スペクトルと発光スペクトルを示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an excitation spectrum and an emission spectrum of Ca 6.85 Bi 0.10 ZrAl 6 O 18 obtained by the method for producing a bismuth-activated calcium zirconium aluminate phosphor according to an embodiment of the present invention. 図3は本発明の一実施形態に係るユーロピウム賦活バリウムカルシウムシリケート固溶体系蛍光体の母体結晶である(Ba0.65Ca0.35)2SiO4の結晶構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a crystal structure of (Ba 0.65 Ca 0.35 ) 2 SiO 4 which is a base crystal of a europium activated barium calcium silicate solid solution phosphor according to an embodiment of the present invention. 図4は本発明の一実施形態に係るユーロピウム賦活バリウムカルシウムシリケート固溶体系蛍光体の製造方法により得られた(Ba0.65Ca0.34Eu0.01)2SiO4の励起スペクトルと発光スペクトルを示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an excitation spectrum and an emission spectrum of (Ba 0.65 Ca 0.34 Eu 0.01 ) 2 SiO 4 obtained by the method for producing a europium-activated barium calcium silicate solid solution phosphor according to an embodiment of the present invention. . 図5は本発明の一実施形態に係るユーロピウム賦活カルシウムストロンチウムリン酸塩系蛍光体の製造方法により得られたCa1.0Sr1.98Eu0.02(PO4)2の励起スペクトルと発光スペクトルを示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an excitation spectrum and an emission spectrum of Ca 1.0 Sr 1.98 Eu 0.02 (PO 4 ) 2 obtained by the method for producing a europium-activated calcium strontium phosphate phosphor according to an embodiment of the present invention. is there. 図6は本発明の一実施形態に係るユーロピウム賦活アルカリ土類希土類リン酸塩固溶体系蛍光体の母体結晶であるCa2.7Sr0.3Y(PO4)3の結晶構造を[001]方向からみた図である。FIG. 6 is a view of the crystal structure of Ca 2.7 Sr 0.3 Y (PO 4 ) 3 , which is a base crystal of a europium-activated alkaline earth rare earth phosphate solid solution phosphor according to an embodiment of the present invention, viewed from the [001] direction. It is. 図7は本発明の一実施形態に係るユーロピウム賦活カルシウム希土類リン酸塩固溶体系蛍光体の母体結晶であるCa2.85Y1.15(P2.85Si0.15)O12の結晶構造を[001]方向からみた図である。FIG. 7 is a diagram showing a crystal structure of Ca 2.85 Y 1.15 (P 2.85 Si 0.15 ) O 12 as a base crystal of a europium-activated calcium rare earth phosphate solid solution phosphor according to an embodiment of the present invention viewed from the [001] direction. It is. 図8は本発明の一実施形態に係るユーロピウム賦活アルカリ土類希土類リン酸塩固溶体系蛍光体の製造方法により得られたCa2.67Sr0.3Eu0.03Y(PO4)3の励起スペクトルと発光スペクトルを示した図である。FIG. 8 shows the excitation spectrum and emission spectrum of Ca 2.67 Sr 0.3 Eu 0.03 Y (PO 4 ) 3 obtained by the method for producing a europium-activated alkaline earth rare earth phosphate solid solution phosphor according to one embodiment of the present invention. FIG. 図9は本発明の一実施形態に係るユーロピウム賦活アルカリ土類希土類リン酸塩固溶体系蛍光体の製造方法により得られた一般式Ca3-xSr0.3EuxY(PO4)3(但し、xは0.001≦x≦0.1の範囲の数である。)の、Eu濃度に対する発光スペクトルの変化を示した図である。FIG. 9 shows a general formula Ca 3-x Sr 0.3 Eu x Y (PO 4 ) 3 (provided by the method for producing a europium-activated alkaline earth rare earth phosphate solid solution phosphor according to an embodiment of the present invention. (x is a number in the range of 0.001 ≦ x ≦ 0.1), and shows the change in the emission spectrum with respect to the Eu concentration.

Claims (16)

結晶構造に著しい不規則性をもつ結晶を蛍光体の母体とすることを特徴とする蛍光体及びその製造方法又はその母体の選択方法。 1. A phosphor and a method for producing the phosphor, or a method for selecting the matrix, characterized in that a crystal having significant irregularity in crystal structure is used as the matrix of the phosphor. 前記の母体が、希土類元素及びビスマスから選択された少なくとも1種類以上の元素を賦活剤として含むことを特徴とする蛍光体及びその製造方法又はその母体の選択方法。 The phosphor includes at least one element selected from rare earth elements and bismuth as an activator, and a method for producing the phosphor or a method for selecting the matrix. 請求項1又は2に記載の母体が、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性及び、原子価又は原子種の異なる複数の原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性をもつ結晶であることを特徴とする請求項1又は2に記載の蛍光体及びその製造方法又はその母体の選択方法。   The matrix according to claim 1 or 2, wherein the atomic position in the periodic structure deviates from the average position, and a plurality of atoms having different valences or atomic species statistically represent one crystallographic position. 3. The phosphor according to claim 1 or 2, and a method for producing the phosphor or a method for selecting the matrix thereof, wherein the phosphor has irregularity due to occupancy. 請求項1又は2に記載の母体が、周期構造における原子位置がその平均位置からずれることによる不規則性をもつ結晶であることを特徴とする請求項1又は2に記載の蛍光体及びその製造方法又はその母体の選択方法。   The phosphor according to claim 1 or 2, wherein the matrix according to claim 1 or 2 is a crystal having irregularity due to deviation of an atomic position in the periodic structure from an average position thereof. Method or method of selecting its parent. 請求項1又は2に記載の母体が、原子価又は原子種の異なる複数の原子が一つの結晶学的位置を統計的に占有することによる不規則性をもつ結晶であることを特徴とする請求項1又は2に記載の蛍光体及びその製造方法又はその母体の選択方法。   The matrix according to claim 1 or 2 is a crystal having irregularity due to a plurality of atoms having different valences or atomic species statistically occupying one crystallographic position. Item 3. The phosphor according to Item 1 or 2, and a method for producing the phosphor or a method for selecting the host. 請求項1乃至5に記載の母体が、化学式Ca7ZrAl6O18で表されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The phosphor according to any one of claims 1 to 5, wherein the matrix according to any one of claims 1 to 5 is represented by a chemical formula Ca 7 ZrAl 6 O 18 and a method for producing the phosphor. 請求項6の母体が、Biを賦活剤として含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein the base material according to claim 6 contains Bi as an activator. 請求項1乃至5に記載の母体が、一般式(BaxCa1-x)2SiO4(但し、xは0.6≦x≦0.775の範囲の数である。)で表されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The matrix according to any one of claims 1 to 5 is represented by a general formula (Ba x Ca 1-x ) 2 SiO 4 (where x is a number in a range of 0.6 ≦ x ≦ 0.775). The phosphor according to any one of claims 1 to 5 and a method for producing the same. 請求項8の母体が、Euを賦活剤として含むことを特徴とする請求項1乃至5又は8のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The phosphor of any one of claims 1 to 5 or 8, wherein the base material of claim 8 contains Eu as an activator. 請求項1乃至5に記載の母体が、一般式Ca3-xSrx(PO4)2(但し、xは1.85≦x≦2.6の範囲の数である。)で表されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The matrix according to any one of claims 1 to 5 is represented by a general formula Ca 3-x Sr x (PO 4 ) 2 (where x is a number in the range of 1.85 ≦ x ≦ 2.6). The phosphor according to any one of claims 1 to 5 and a method for producing the same. 請求項10の母体が、Euを賦活剤として含むことを特徴とする請求項1乃至5又は10のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The phosphor according to any one of claims 1 to 5 or 10, wherein the base material according to claim 10 contains Eu as an activator. 請求項1乃至5に記載の母体が、一般式Ca3-x-yMxLn1+y(P3-ySiy)O12(但し、Mはアルカリ土類金属元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、LnはSc、Y、希土類元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、xは0≦x≦3の範囲の数であり、yは0≦y≦0.3の範囲の数である。)で表されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 At least one matrix according to claims 1 to 5, the general formula Ca 3-xy M x Ln 1 + y (P 3-y Si y) O 12 ( where, M is the selected from alkaline earth metal elements Ln is at least one element selected from Sc, Y and rare earth elements, x is a number in the range of 0 ≦ x ≦ 3, and y is in the range of 0 ≦ y ≦ 0.3 The phosphor according to any one of claims 1 to 5, and a method for manufacturing the same. 請求項12の母体が、Euを賦活剤として含むことを特徴とする請求項1乃至5又は12のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The phosphor according to any one of claims 1 to 5 or 12, wherein the base material of claim 12 contains Eu as an activator. 請求項12又は13に記載の母体が、一般式Ca3-xMxLn(PO4)3(但し、MはSrとBaから選択された少なくとも1種類以上の元素であり、LnはSc、Y、希土類元素から選択された少なくとも1種類以上の元素であり、xは0≦x≦3の範囲の数である。)で表されることを特徴とする請求項1乃至5又は12又は13のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 Mother of claim 12 or 13, the general formula Ca 3-x M x Ln ( PO 4) 3 ( where, M is at least one element selected from Sr and Ba, Ln is Sc, 14. Y or at least one element selected from rare earth elements, and x is a number in the range of 0 ≦ x ≦ 3). The phosphor according to any one of the above and a method for producing the same. 請求項12乃至14に記載の母体が、Euを賦活剤として含むことを特徴とする請求項1乃至5又は12乃至14のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The phosphor according to any one of claims 1 to 5 or 12 to 14, wherein the base material according to any one of claims 12 to 14 contains Eu as an activator. 請求項12乃至15に記載の蛍光体が、一般式Ca3-x-ySrxEuyY(PO4)3(但し、xは0≦x≦3の範囲の数であり、yは0.001≦y≦0.1の範囲の数である。)で表されることを特徴とする請求項1乃至5又は12乃至15のいずれかに記載の蛍光体及びその製造方法。 The phosphor according to any one of claims 12 to 15, wherein the phosphor is represented by the general formula Ca 3-xy Sr x Eu y Y (PO 4 ) 3 (where x is a number in the range of 0 ≦ x ≦ 3, and y is 0.001 ≦ y The phosphor according to any one of claims 1 to 5 and 12 to 15, and a method for producing the same.
JP2007067851A 2007-03-16 2007-03-16 Broadband light emitting phosphor, method for producing the same and method for selecting parent material Pending JP2008222988A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007067851A JP2008222988A (en) 2007-03-16 2007-03-16 Broadband light emitting phosphor, method for producing the same and method for selecting parent material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007067851A JP2008222988A (en) 2007-03-16 2007-03-16 Broadband light emitting phosphor, method for producing the same and method for selecting parent material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008222988A true JP2008222988A (en) 2008-09-25

Family

ID=39841970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007067851A Pending JP2008222988A (en) 2007-03-16 2007-03-16 Broadband light emitting phosphor, method for producing the same and method for selecting parent material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008222988A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008222989A (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Nagoya Institute Of Technology Phosphor mixture and method for producing the same
CN105087004A (en) * 2015-09-06 2015-11-25 洛阳理工学院 Thulium ion doped yttrium-barium phosphate fluorescent powder and preparation method thereof
CN105694885A (en) * 2016-04-13 2016-06-22 厦门大学 Aluminum zirconate red phosphor and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5457480A (en) * 1977-10-03 1979-05-09 Philips Nv Light emitting screen equipped with light emitting material and low pressure mercury lamp
JP2004169181A (en) * 2002-10-31 2004-06-17 Furukawa Techno Research Kk Ultrathin copper foil with carrier and method for manufacturing the same, and printed wiring board using ultrathin copper foil with carrier
JP2007009141A (en) * 2005-07-04 2007-01-18 Mitsubishi Chemicals Corp Blue light-emitting phosphor and its manufacturing method, light-emitting apparatus, illumination apparatus, back light for display, and display
JP2007023129A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Mitsubishi Chemicals Corp Fluorescent substance and light-emitting device given by using the same
JP2008222989A (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Nagoya Institute Of Technology Phosphor mixture and method for producing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5457480A (en) * 1977-10-03 1979-05-09 Philips Nv Light emitting screen equipped with light emitting material and low pressure mercury lamp
JP2004169181A (en) * 2002-10-31 2004-06-17 Furukawa Techno Research Kk Ultrathin copper foil with carrier and method for manufacturing the same, and printed wiring board using ultrathin copper foil with carrier
JP2007009141A (en) * 2005-07-04 2007-01-18 Mitsubishi Chemicals Corp Blue light-emitting phosphor and its manufacturing method, light-emitting apparatus, illumination apparatus, back light for display, and display
JP2007023129A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Mitsubishi Chemicals Corp Fluorescent substance and light-emitting device given by using the same
JP2008222989A (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Nagoya Institute Of Technology Phosphor mixture and method for producing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008222989A (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Nagoya Institute Of Technology Phosphor mixture and method for producing the same
CN105087004A (en) * 2015-09-06 2015-11-25 洛阳理工学院 Thulium ion doped yttrium-barium phosphate fluorescent powder and preparation method thereof
CN105694885A (en) * 2016-04-13 2016-06-22 厦门大学 Aluminum zirconate red phosphor and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Synthesis, crystal structure and luminescence characteristics of a novel red phosphor Ca 19 Mg 2 (PO 4) 14: Eu 3+ for light emitting diodes and field emission displays
JP5234781B2 (en) Phosphor, method for producing the same, and light emitting device
Li et al. CaGdAlO 4: Tb 3+/Eu 3+ as promising phosphors for full-color field emission displays
Kadam et al. Eu (iii)-Doped tri-calcium Ca 3 (1− X− Z) MZ (PO 4) 2 AX: X host array: optical investigations of down-conversion red phosphor for boosting display intensity and high color purity
JP2018512365A (en) Phosphor and phosphor-converted LED
US8440106B2 (en) Strontium oxyorthosilicate phosphors having improved stability under a radiation load and resistance to atmospheric humidity
Dai et al. Preparation, structure, and luminescent properties of Dy3+-doped borate Ca3La3 (BO3) 5: Dy3+ for potential application in UV-LEDs
Wu et al. Synthesis and luminescence characteristics of nitride Ca 1.4 Al 2.8 Si 9.2 N 16: Ce 3+, Li+ for light-emitting devices and field emission displays
JP2012131969A (en) Yellow phosphor having oxyapatite structure, production method, and white light emitting diode device thereof
Zhang et al. Novel highly efficient blue-emitting SrHfSi2O7: Eu2+ phosphor: a potential color converter for WLEDs and FEDs
Dahiya et al. Single phase cool white light emitting novel Ca 9 Al (PO 4) 7: Dy 3+ nanophosphor under NUV excitation
Parshuramkar et al. Synthesis and luminescence properties of Dy3+ ions doped KMgPO4 phosphor for eco-friendly solid-state lighting
Zhu et al. Crystal structure and characteristic luminescence properties investigation of novel red-emitting phosphor Na 3 MgZr (PO 4) 3: Eu 3+ for white light-emitting diodes
Zhang et al. Synthesis and photoluminescence of the blue phosphor Sr3MgSi2O8: Eu2+ optimized with the Taguchi method for application in near ultraviolet excitable white light-emitting diodes
US11532770B2 (en) Mining unexplored chemistries for phosphors for high-color-quality whitelight-emitting diodes
Zhai et al. Insights into luminescence thermal quenching of Mn 4+-doped BaLa (Na/Li)(W/Te) O 6 double perovskite red phosphors
JP2008222988A (en) Broadband light emitting phosphor, method for producing the same and method for selecting parent material
JP5071714B2 (en) Phosphor, method for producing the same, and light emitting device using the same
Fei et al. Crystal structure, Bi 3+ yellow luminescence, and high quantum efficiency of Ba 3 SbAl 3 Ge 2 O 14: Bi 3+ phosphor for white light-emitting diodes
Wu et al. Na2TiGeO5—A self‐light‐emitting phosphor with the stable structure and tunable emission resulted from Cr3+‐doped for FEDs
Xin et al. Thermal stable red phosphor Sm 3+ doped Na 3 MgZr (PO 4) 3: the synthesis, site occupation and photoluminescence property investigation
Wang et al. A red emitting stoichiometric phosphor Sr 2 Ga 3 La 1− x Eu x Ge 3 O 14 for white light emitting diodes
Han et al. Luminescence properties of novel single-host white-light-emitting phosphor KBaBP 2 O 8: Dy 3+
US8734680B2 (en) Silicate-based phosphor and manufacturing method of silicate-based phosphor
KR20120074176A (en) Yellow fluorosulfide phosphors for light-emitting diode and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110818

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20111025

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Effective date: 20120529

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02