本发明专利技术的石榴石型化合物以下述一般式表示。一般式：Ａ１（Ⅲ）↓［３－２ｘ］Ａ２（Ⅱ）↓［ｘ］Ａ３（Ⅲ）↓［ｘ］Ｂ（Ⅲ）↓［２］Ｃ１（Ⅲ）↓［３－ｘ］Ｃ２（Ⅳ）↓［ｘ］Ｏ↓［１２］（其中，罗马数字：离子价数；Ａ１、Ａ２及Ａ３：Ａ结点的元素、Ｂ：Ｂ结点的元素、Ｃ１及Ｃ２：Ｃ结点的元素，Ａ１、Ａ２、Ｂ、Ｃ１及Ｃ２分别为上述离子价数的至少１种元素，Ａ３：从由３价的稀土类（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）构成的组中选择的至少１种元素，Ａ１和Ａ３为不同的元素，０＜ｘ＜１．５（其中，ｘ＝１．０除外），Ｏ：氧原子）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石榴石(garnet)型化合物等无机化合物及含有它的组成物和成形体、发光装置、固体激光装置。
技术介绍
作为经由激发光照射激发而发光的无机化合物，以稀土类作为发光中心离子。已知在稀土类中，Pr在可视光区具有多个发光峰值，可获得青色、绿色、黄色及红色的发光。于是想到通过改变无机化合物的Pr掺杂量从而获得各种发光色的发光材料。作为掺杂Pr的母体化合物，从热稳定性好等理由来看，作为候补材料可举出作为激光物质已知的Y3Al5O12(YAG)。不过，如以下详细叙述，使Pr固溶在YAG中非常困难，几乎没有做过研究。以下，把在YAG中掺杂Pr的化合物，表述为(Pr-YAG)。在YAG中掺杂Pr时，把A结点的部分Y3+离子固溶替位成Pr3+，不过，相对于Y3+(A结点)的离子半径r1＝0.1019nm，Pr3+(A结点)的离子半径r2＝0.1126nm大(r2＞r1)。从而，如非专利文献1～4所述，在YAG掺杂Pr时的偏析系数几乎为零。这表示使Pr固溶在YAG中非常困难。本说明中所说的(离子半径)意思是所谓的Shannon的离子半径(非专利文献18)。Y3Al5O12为石榴石型化合物。图11表示石榴石型化合物中含有的稀土类的离子半径与晶格常数的关系。图11，是本专利技术者以美国InternationalCentre for Diffraction Data(ICDD)的公开数据及非专利文献5所述的数据为中心整理出来的。图11中，表示在稀土类铝石榴石型化合物(RE3Al5O12)中，只存在稀土类的离子半径0.106nm以下的化合物，没有报告含有比它离子半径大的Eu、Sm、Nd、Pr、Ce、La的化合物。从该图中，也表示出使离子半径大的Pr固溶在YAG中非常困难。实际上，只有非专利文献2、6～9这5件，对于往YAG中掺杂Pr量超过2摩尔％进行了报告。而且，在非专利文献6～9中，没有关于Pr掺杂量分析的叙述。一般而言，结晶中的掺杂量，大多以培育时的投入组成进行记载，那种情况下，也大多与培育后结晶中含有的纯的掺杂量有很大不同。在叙述Pr掺杂量分析的非专利文献2中，对在YAG中掺杂4.3摩尔％Pr的多晶烧结体Pr-YAG(4.3％Pr-YAG)进行了报告，对通过粉末X线衍射测定获得单相石榴石型结晶作了叙述。在非专利文献2中，对调制4.3％Pr-YAG时在原料粉中混入硅酸乙酯作了叙述。也就是说，在非专利文献2中添加了Si，而该Si在结晶中如何存在并不明确，Si是只以单纯的添加物性质混在其中，还是以替位部分晶格结点的形式固溶，并不明确。若看看同一研究者的非专利文献2～4，则尽管其亲笔叙述了Pr很难固溶在YAG中，但是没有明确指出能够实现4.3摩尔％的高浓度Pr掺杂的理由，那是否与Si的添加有关也不明确。若作常识性思考，则4价的Si混在，如果侵入晶格间隙，那么系统氧过剩，如果部分晶格结点被替位成Si，那么其他元素被还原，不过，关于考虑这点的材料设计没有言及。另外，关于添加Si对发光强度等发光特性造成的影响也没有探讨。在阐明了Pr掺杂量分析的非专利文献10中，公布了与Pr同时固溶Mg，Pr掺杂量以Mg/Pr(摩尔％/摩尔％)表述，报告了0/0.89、0.05/0.69、0.13/0.63、0.55/1.2、及2.47/0.96。在非专利文献10中，对超过1.2摩尔％的Pr掺杂没有报告。另外，在非专利文献10中，同时固溶离子半径(0.089nm)小的Mg2+，由于Mg和Pr不为等摩尔，因此若从电荷中性的理论来思考，则由于Mg存在Pr的离子价数从3价变性为4价的可能大。不过，关于考虑这点的材料设计没有言及。不是Pr-YAG，不过，在专利文献1、2中，报告了以下内容调制YAG的多晶烧结体时，作为烧结辅助剂而适量添加1种或2种以上Li2O、Na2O3、MgO、CaO、SiO2等氧化物，从而，可获得每个YAG单晶的透过率进行了报告。但是，关于添加物在结晶中如何存在、以及添加物对发光强度等发光特性造成怎样的影响没有探讨。同样不是Pr-YAG，不过，在非专利文献11中，报告了在YAG中固溶Ca和Mg等。但是，只不过叙述了电传导性的评价，关于添加物对发光强度等发光特性造成的影响没有探讨。在非专利文献12～17中，对与作为发光中心的Pr等元素离子同时固溶Ca和Mg等进行了报告。这些文献是以使作为发光中心的元素离子的电荷移动(Cr3+→Cr4+，Pr3+→Pr4+)为目的进行研究，关于发光强度没有进行探讨。专利文献3中，公布了下述式(I)表示的母体化合物、及使下述式(II)表示的无机氧化物固溶在该母体化合物中的以下述式(III)表示的无机化合物(参照权利要求1～3)。MLn2QR4O12(I)Ln3R5O12(II)(1-x)MLn2QR4O12·xLn3RO12(III)(式中，M为从Mg、Ca、Sr、及Ba选择的至少1种元素；Ln为从Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及Lu选择的至少1种稀土类元素；Q为从Si、Ge、Sn、及Pb选择的至少1种元素；R为从B、Al、Ga、In、及Tl选择的至少1种元素；0＜x≤0.98)在专利文献3中叙述过，上述式(I)表示的母体化合物是新的。上述式(III)表示的无机化合物，是对该母体化合物掺杂母体化合物中含有的元素Ln和R，把母体化合物中的元素M以Ln替位x摩尔而形成的。在式(I)表示的母体化合物中，含有在YAG中掺杂Pr等元素离子Ln、Mg等元素离子M和Si等元素离子Q而形成的无机化合物。在专利文献3中叙述了实施例中调制的化合物的发光光谱(荧光光谱)，叙述了该化合物能够作为发光体使用。但是，专利文献3中，关于发现到上述式(I)所示母体化合物的材料设计思想和从发光强度看何种组成适宜等，没有言及。专利文献1特开平5-286761号公报专利文献2特开平5-294723号公报专利文献1特开2004-115304号公报非专利文献1R.R.Monchamp，J.Cryst.Growth 11 (1997) 310非专利文献2A.Ikesue，et al.，J.Ceram.Soc.J.109 (2001) 640非专利文献3池末明生等、激光研究 第二7卷 第9号 (1999)593非专利文献4池末明生、第4次光材料应用技术研究会资料 (2005)非专利文献5C.D.Brandle，et al.，J.Cryst.Growth 20 (1973) 1非专利文献6E.Y.Wong，et al.，J.Chem.Phys.39 (1963) 786非专利文献7E.Y.Hooge，et al.，J.Chem.Phys.45 (1966) 4504非专利文献8J.P.van der Ziel，et al.，Phys.Rev.Lett.27 (1971) 508非专利文献9X.Wu，et al.，Phys.Rev.B 50 (1994) 6589非专利文献10T.Suemoto，et al.，Opt.Commun.145 (1998) 113非专利文献11L. Schuh，et al.，J.Appl.Phys.66 (1989) 2627非专利文献12Sugim本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石榴石型化合物，其特征在于：该石榴石型化合物由下述一般式表示，一般式：Ａ１（Ⅲ）↓［３－２ｘ］Ａ２（Ⅱ）↓［ｘ］Ａ３（Ⅲ）↓［ｘ］Ｂ（Ⅲ）↓［２］Ｃ１（Ⅲ）↓［３－ｘ］Ｃ２（Ⅳ）↓［ｘ］Ｏ↓［１２］在式中，（）内的罗马数字：离子价数；Ａ１、Ａ２及Ａ３：Ａ结点的元素，Ｂ：Ｂ结点的元素，Ｃ１及Ｃ２：Ｃ结点的元素；Ａ１、Ａ２、Ｂ、Ｃ１及Ｃ２分别为上述离子价数的至少１种元素；Ａ３：从由３价的稀土类Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ构成的组中选择的至少１种元素；Ａ１和Ａ３为不同的元素；０＜ｘ＜１．５，其中，ｘ＝１．０除外；Ｏ：氧原子。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高田真宏，铃木真之，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]
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