特許 6029095 ＵＶ光励起黄色発光材料、その製造方法及び発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029095

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】ＵＶ光励起黄色発光材料、その製造方法及び発光装置

(51)【国際特許分類】

   C09K 11/80 20060101AFI20161114BHJP

   C09K 11/08 20060101ALI20161114BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   C09K11/80CQG

   C09K11/08 A

   C09K11/08 J

   H01L33/00 Z

【請求項の数】12

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-104956(P2012-104956)

(22)【出願日】2012年5月1日

(65)【公開番号】特開2013-231151(P2013-231151A)

(43)【公開日】2013年11月14日

【審査請求日】2015年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】301023238

【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構

(72)【発明者】

【氏名】島村 清史

(72)【発明者】

【氏名】ガルシア ビジョラ エンカルナシオン アントニア

【審査官】 井上 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 再公表特許第２０１１／０４９１０２（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−００１３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９３６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１３５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１２／０１４４３９（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 Optics and spectroscopy，2009, Vol.106, No.3，Page.365-374

【文献】 Journal of Solid State Chemistry，2007, Vol.180, No.4，Page.1165-1170

【文献】 Journal of the Electrochemical Society，2008, Vol.155, No.6，Page.B517-B520

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ １１／００− １１／８９

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

テルビウムの一部がセリウムで置換されており、かつ、アルミニウムの一部がスカンジウムで置換されている、セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶であることを特徴とするＵＶ光励起黄色発光材料。

【請求項2】

Ｔｂ元素とＣｅ元素の総モル数に対して５ｍｏｌ％以下の組成比でＣｅ元素が添加されていることを特徴とする請求項１に記載のＵＶ光励起黄色発光材料。

【請求項3】

スカンジウムの一部がテルビウム、セリウム、イットリウム、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウムのいずれか１種又は２種以上で置換されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＵＶ光励起黄色発光材料。

【請求項4】

前記スカンジウムの一部が＋２価と＋４価の元素の組み合わせで置換されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＵＶ光励起黄色発光材料。

【請求項5】

下記化学式（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＵＶ光励起黄色発光材料。
＜化１＞
（（Ｔｂ_１−ｚＣｅ_ｚ）_１−ｙＬ_ｙ）_ａ（Ｍ_１−ｘＮ_ｘ）_ｂＡｌ_ｃＯ_１２−ｗ…（Ｉ）
上記式（Ｉ）中、ＬはＳｃ、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｈｆ又はＺｒのいずれか１種又は２種以上を表し、ＭはＳｃを表し、ＮはＴｂ、Ｃｅ、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｈｆ又はＺｒのいずれか１種又は２種以上を表す。ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ及びｗはそれぞれ、２．５≦ａ≦３．５、０＜ｂ≦２．５、２．５≦ｃ≦５．５、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦０．５、０．０００１≦ｚ≦０．０５、０≦ｗ≦０．５を満たす。

【請求項6】

酸化テルビウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む粉末原料を調整する工程と、
前記粉末原料を加熱溶解して得られた溶液から種結晶を引き上げて、融液成長法により、Ｔｂ元素とＣｅ元素の総モル数に対するＣｅ元素の組成比が５ｍｏｌ％以下となるようにセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶を育成する工程と、
を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＵＶ光励起黄色発光材料の製造方法。

【請求項7】

請求項１〜５のいずれか１項に記載のＵＶ光励起黄色発光材料からなる板材と、光出射面を有するＵＶ発光素子と、を有し、前記板材の一面と前記光出射面が対向するように、前記ＵＶ発光素子に対して前記ＵＶ光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする発光装置。

【請求項8】

前記ＵＶ発光素子の発光ピーク波長が２５０〜４２５ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。

【請求項9】

前記ＵＶ発光素子の光出射面に接してＵＶ光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。

【請求項10】

前記ＵＶ発光素子の光出射面に離間してＵＶ光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。

【請求項11】

前記ＵＶ光励起黄色発光材料に接してＵＶ光励起青色発光材料が配置されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項12】

前記ＵＶ光励起青色発光材料がＣｅ：Ｒ_２ＳｉＯ_５（ＲはＬｕ、Ｙ、Ｇｄのいずれか１種又は２種以上）単結晶であることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＵＶ光励起黄色発光材料、その製造方法及び発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、照明応用の需要の増加とともに、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の高輝度化が進んでいる。
高輝度ＬＥＤでは、光強度の高い光を放出するとともに、大電流に伴う熱が多量に放出される。ＬＥＤの各構成部材は、長期間、強い光に曝され、高温下に配置されることとなるので、高い耐光性及び高い耐熱性を具備することが必要とされる。

【0003】

代表的な白色発光装置（以下、白色ＬＥＤともいう。）には、大別して、次の３つのタイプがある（非特許文献１参考）。
第１のタイプは、一つのパッケージの中に赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を備えた白色ＬＥＤである。
このタイプは、一つのパッケージの中にエポキシ樹脂等の結合剤（バインダー）を必要とせず、発光素子のみで構成できるので、高い耐光性及び高い耐熱性を具備するようにできる。しかし、３色の発光素子の輝度・色調の調整が難しく、回路構成が複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。

【0004】

第２のタイプは、一つのパッケージの中に紫外（以下、ＵＶともいう。）発光素子と、発光素子を覆うエポキシ樹脂等の結合剤（バインダー）中に紫外光励起赤色蛍光体、紫外光励起緑色蛍光体、紫外光励起青色蛍光体を分散させた白色ＬＥＤである。
また、第３のタイプは、一つのパッケージの中に青色発光素子と、発光素子を覆うエポキシ樹脂等の結合剤（バインダー）中に青色光励起赤色蛍光体、青色光励起緑色蛍光体を分散させた白色ＬＥＤである。

【0005】

これらのタイプは、一つのパッケージの中に１個の発光素子しか用いない構成なので、第１のタイプと比較して輝度・色調調整が容易であり、回路を単純化でき、製造コストを安くできるという利点がある。また、色温度の調整幅も広くできるという利点がある。
しかし、これらのタイプはいずれも、バインダーを備える構成であり、バインダーが、長期間、強い光に曝され、高温下に配置されることにより、劣化し、着色を生じ、光の透過率を低下させ、発光効率を低下させるという問題がある。
また、大電流を流し、高輝度で発光させた場合、バインダーの劣化だけでなく、蛍光体の特性低下の発生も生じる場合がある（非特許文献２）。

【0006】

白色ＬＥＤは、前記３色の発光色を用いる構成に限られるものではなく、白色のＣＩＥ色度座標（０．３３、０．３３）を通過する補色関係にある２色の発光色を用いて構成してもよく、例えば一つのパッケージの中に青色発光素子と、エポキシ樹脂等の結合剤（バインダー）中に分散させた粒状の青色光励起黄色蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤがあるが（特許文献１）、このような白色ＬＥＤでも、バインダーの劣化による発光効率の低下という問題がある。

【0007】

エポキシ樹脂の劣化に対して、代わりにシリコン系の樹脂を使う試みもなされているが、根本的な解決には至っていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−１５５８９１号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】「高輝度ＬＥＤ材料のはなし」日刊工業新聞社刊、ｐ４４（２００５）

【非特許文献2】Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒ，７１（２０１０）１−３４．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、大電流を流し、高輝度で発光させても、安定して高効率で黄色発光させることが可能なＵＶ光励起黄色発光材料、その製造方法及び長期間、高効率で高輝度発光させることが可能な黄色発光又は白色発光可能な発光装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本研究者は、様々な実験を繰り返すことにより、セリウムを添加したテルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット（以下、Ｃｅ：ＴＳＡＧとも表記する）型単結晶を新規に開発した。この単結晶はＵＶ光を励起光として高輝度で安定して黄色発光させることが可能であった。そして、この単結晶をＵＶ発光素子に組み合わせることにより、エポキシ樹脂を用いることなく、高輝度・高効率、回路も単純で製造コストも安い黄色発光又は白色発光可能な発光装置を提供できることに想到して、本研究を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。

【0012】

（１）セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶であることを特徴とするＵＶ光励起黄色発光材料。

【0013】

（２）Ｔｂ元素とＣｅ元素の総モル数に対して５ｍｏｌ％以下の組成比でＣｅ元素が添加されていることを特徴とする（１）に記載のＵＶ光励起黄色発光材料。
（３）スカンジウムの一部がテルビウム、セリウム、イットリウム、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウムのいずれか１種又は２種以上で置換されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のＵＶ光励起黄色発光材料。

【0014】

（４）前記スカンジウムの一部が＋２価と＋４価の元素の組み合わせで置換されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のＵＶ光励起黄色発光材料。
（５）下記化学式（Ｉ）で表されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のＵＶ光励起黄色発光材料。

【0015】

＜化１＞
（（Ｔｂ_１−ｚＣｅ_ｚ）_１−ｙＬ_ｙ）_ａ（Ｍ_１−ｘＮ_ｘ）_ｂＡｌ_ｃＯ_１２−ｗ…（Ｉ）

【0016】

上記式（Ｉ）中、ＬはＳｃ、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｈｆ又はＺｒのいずれか１種又は２種以上を表し、ＭはＳｃを表し、ＮはＴｂ、Ｃｅ、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｈｆ又はＺｒのいずれか１種又は２種以上を表す。ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ及びｗはそれぞれ、２．５≦ａ≦３．５、０≦ｂ≦２．５、２．５≦ｃ≦５．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．５、０．０００１≦ｚ≦０．０５、０≦ｗ≦０．５を満たす。

【0017】

（６）酸化テルビウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む粉末原料を調整する工程と、前記粉末原料を加熱溶解して得られた溶液から種結晶を引き上げて、融液成長法により、Ｔｂ元素とＣｅ元素の総モル数に対するＣｅ元素の組成比が５ｍｏｌ％以下となるようにセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶を育成する工程と、を有することを特徴とするＵＶ光励起黄色発光材料の製造方法。

【0018】

（７）（１）〜（５）のいずれかに記載のＵＶ光励起黄色発光材料からなる板材と、光出射面を有するＵＶ発光素子と、を有し、前記板材の一面と前記光出射面が対向するように、前記ＵＶ発光素子に対して前記ＵＶ光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする発光装置。
（８）前記ＵＶ発光素子の発光ピーク波長が２５０ｎｍ〜４２５ｎｍの範囲にあることを特徴とする（７）に記載の発光装置。
（９）前記ＵＶ発光素子の光出射面に接してＵＶ光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする（７）に記載の発光装置。

【0019】

（１０）前記ＵＶ発光素子の光出射面に離間してＵＶ光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする（７）に記載の発光装置。
（１１）前記ＵＶ光励起黄色発光材料に接してＵＶ光励起青色発光材料が配置されていることを特徴とする（７）〜（１０）のいずれかに記載の発光装置。
（１２）前記ＵＶ光励起青色発光材料がＣｅ：Ｒ_２ＳｉＯ_５（ＲはＬｕ、Ｙ、Ｇｄのいずれか１種又は２種以上）単結晶であることを特徴とする（１１）に記載の発光装置。

【発明の効果】

【0020】

本発明のＵＶ光励起黄色発光材料は、セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶である構成なので、大電流を流し、ＵＶ光励起により、高輝度で発光させても、安定して高効率で黄色発光させることができる。

【0021】

本発明のＵＶ光励起黄色発光材料の製造方法は、酸化テルビウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む粉末原料を調整する工程と、前記粉末原料を加熱溶解して得られた溶液から種結晶を引き上げて、融液成長法により、Ｔｂ元素とＣｅ元素の総モル数に対するＣｅ元素の組成比が５ｍｏｌ％以下となるようにセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶を育成する工程と、を有する構成なので、長期間安定して、高輝度・高効率で黄色発光可能な発光材料を容易に製造することができる。

【0022】

本発明の発光装置は、先に記載のＵＶ光励起黄色発光材料からなる板材と、光出射面を有するＵＶ発光素子と、を有し、前記板材の一面と前記光出射面が対向するように、前記ＵＶ発光素子に対して前記ＵＶ光励起黄色発光材料が配置されている構成なので、前記ＵＶ発光素子からの発光が前記ＵＶ光励起黄色発光材料に入射され、前記ＵＶ発光素子からの発光が前記ＵＶ光励起黄色発光材料を励起して発光させ、バインダーを用いることなく、長期間、高効率・高輝度で黄色発光させることが可能な発光装置を提供することができる。また、回路を単純化でき、製造コストを安くできる。

【0023】

本発明の発光装置は、前記ＵＶ光励起黄色発光材料に接してＵＶ光励起青色発光材料が配置されている構成なので、前記ＵＶ発光素子からの発光が前記ＵＶ光励起黄色発光材料に加えて、前記ＵＶ光励起青色発光材料を励起して発光させ、エポキシ樹脂を用いることなく、長期間、高効率・高輝度で白色発光させることが可能な発光装置を提供することができる。また、回路を単純化でき、製造コストが安くできる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明のＵＶ光励起黄色発光材料の製造方法の一例を示す工程図である。

【図2】本発明の第１の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）及び発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図（ｂ）である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図（ｂ）及び発光装置を構成する発光素子の平面図（ｃ）である。

【図4】本発明の第３の実施形態である発光装置の断面図である。

【図5】本発明の第４の実施形態である発光装置の断面図である。

【図6】本発明の第５の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、発光装置を構成する発光素子の断面図（ｂ）である。

【図7】本発明の第６の実施形態である発光装置の断面図である。

【図8】本発明の第７の実施形態である発光装置の断面図である。

【図9】本発明の第８の実施形態である発光装置の断面図である。

【図10】本発明の第９の実施形態である発光装置の断面図である。

【図11】本発明の第１０の実施形態である発光装置の断面図である。

【図12】結晶Ａ（実施例１サンプル）の写真である。

【図13】結晶Ａ（実施例１サンプル）の蛍光スペクトルである。

【図14】結晶Ａ（実施例１サンプル）の励起スペクトルである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

［第１の実施形態］
＜ＵＶ光励起黄色発光材料＞
まず、本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料について説明する。
本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料は、セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（以下、Ｃｅ：ＴＳＡＧ型単結晶とも称する。）である。

【0026】

本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料は、Ｔｂ元素とＣｅ元素の総モル数に対して５ｍｏｌ％以下の組成比でＣｅ元素が添加されていることが好ましい。これにより、２５０〜４２５ｎｍの範囲に励起ピーク波長を有し、５００〜６３０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する黄色発光材料とすることができる。ＵＶ光励起黄色発光材料は、２５０〜４２５ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有するＵＶ発光素子と組み合わせることにより、高輝度・高効率の黄色発光装置とすることができる。

【0027】

本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料は、スカンジウムの一部がテルビウム、セリウム、イットリウム、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウムのいずれか１種又は２種以上で置換されていてもよい。また、前記スカンジウムの一部が＋２価と＋４価の元素の組み合わせで置換されてもよい。このようにしても、２５０〜４２５ｎｍの範囲に励起ピーク波長を有し、５００〜６３０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する黄色発光材料とすることができる。

【0028】

本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料は、先に記載の化学式（Ｉ）で表されることが好ましい。
式（Ｉ）中、ＬはＳｃ、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｈｆ又はＺｒのいずれか１種又は２種以上を表し、ＭはＳｃを表し、ＮはＴｂ、Ｃｅ、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｈｆ又はＺｒのいずれか１種又は２種以上を表す。ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ及びｗはそれぞれ、２．５≦ａ≦３．５、０≦ｂ≦２．５、２．５≦ｃ≦５．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．５、０．０００１≦ｚ≦０．０５、０≦ｗ≦０．５を満たす。

【0029】

上記範囲とすることにより、単結晶作製時のクラックなどの欠陥を抑制できる。また、２５０〜４２５ｎｍの範囲に励起ピーク波長を有し、５００〜６３０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する黄色発光材料とすることができ、ＵＶ光励起により、高輝度・高効率で黄色発光させることができる。

【0030】

Ｔｂ元素とＣｅ元素の総モル数に対するＣｅ元素の組成比量が５ｍｏｌ％以下となる組成範囲では、Ｔｂ元素に対してＣｅ元素を添加することにより、黄色発光を得て、蛍光強度を飛躍的に向上させることができる。一方、Ｃｅ元素の組成比を５ｍｏｌ％超とした場合には、濃度消光により、蛍光強度が低下する。

【0031】

＜ＵＶ光励起黄色発光材料の作製方法＞
次に、本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料の製造方法について説明する。
図１は、本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料の製造方法の一例を示す工程図である。図１には、ＵＶ光励起黄色発光材料（単結晶）育成の為に用いられる結晶引上げ炉２０が示されている。結晶引上げ炉２０は、イリジウム製ルツポ２１と、ルツボ２１を収容するセラミック製の筒状容器２２と、筒状容器２２の周囲に巻回される高周波コイル２３とを主として備えている。高周波コイル２３は、ルツボ２１に誘導電流を生じさせ、ルツボ２１を加熱する。

【0032】

結晶引上げ炉２０を用いて、融液成長法により、ガーネット型単結晶のＵＶ光励起黄色発光材料２を育成する。
まず、育成すべき単結晶組成に基づく配合率で、Ｔｂ_４Ｏ_７粉末、Ｓｃ_２Ｏ_３粉末、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＣｅＯ_２粉末を湿式混合してから、乾燥して、粉末原料を調整する。この粉末原料には、必要に応じ、他の粉末原料を少なくとも１種以上さらに混合してもよい。なお、湿式混合の代わりに、乾式混合させてもよい。

【0033】

次に、上記粉末原料をルツボ２１に詰める。
次に、高周波コイル２３に高周波電流を印加して、ルツボ２１を加熱し、ルツボ２１内の粉末原料を室温から、粉末原料を溶解可能な温度まで加熱する。これにより、粉末原料が溶解され、溶液２４が得られる。

【0034】

次に、棒状の結晶引き上げ軸として用いる種結晶２５を用意する。種結晶２５としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）などのガーネット型単結晶を用いることができる。

【0035】

次に、種結晶２５の先端を溶液２４に接触させた後、種結晶２５を所定の回転数で回転させながら、所定の引上げ速度で引き上げる。
種結晶２５の回転数は、好ましくは３〜５０ｒｐｍとし、より好ましくは３〜１０ｒｐｍとする。種結晶２５の引き上げ速度は、好ましくは０．１〜１０ｍｍ／ｈとし、より好ましくは０．５〜３ｍｍ／ｈとする。種結晶２５の引上げは、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、不活性ガスとしては、Ａｒ、窒素などを用いることができる。酸素をわずかに混合してもよい。種結晶２５を不活性ガス雰囲気下にするためには、密閉ハウジング中に不活性ガスを所定の流量で導入しながら排出すればよい。

【0036】

上記条件で、種結晶２５を引き上げることにより、種結晶２５の先端にバルク状の育成結晶２６を得ることができる。
育成結晶２６は、Ｔｂの一部がＣｅで置換されているセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶であり、上記化学式（Ｉ）で表される単結晶であり、本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料２である。
以上の工程により、本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料２である育成結晶２６を容易に作製することができるとともに、本融液成長法では、育成結晶２６の大型化も容易に実現できる。

【0037】

＜発光装置＞
次に、本発明の第１の実施形態である発光装置について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態である発光装置１の模式図であり、発光装置１の断面図（ａ）及び発光装置１を構成する発光素子１０及びその周辺部の断面図（ｂ）である。

【0038】

図２（ａ）に示すように、発光装置１は、セラミック基板３と、セラミック基板３上に配置されたＵＶ発光素子（ＵＶ−ＬＥＤ）１０と、セラミック基板上で、ＵＶ発光素子１０の周囲に壁状に設けられた本体４とを備えて概略構成されている。
セラミック基板３は、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックからなる板状部材である。表面に、タングステン等の金属からなる配線部３１、３２がパターン形成されている。
本体４は、セラミック基板３上に形成された白色の樹脂からなる部材であり、その中央部に開口部４Ａが形成されている。開口部４Ａは、セラミック基板３側から外部に向かって徐々に開口幅が大きくなるテーパ状に形成されている。開口部４Ａの内面は、ＵＶ発光素子１０からの光を外部に向かって反射する反射面４０とされている。

【0039】

図２（ｂ）に示すように、ＵＶ発光素子１０は、そのｎ側電極１５Ａ及びｐ側電極１５Ｂがセラミック基板３の配線部３１、３２にバンプ１６，１６によってセラミック基板３に実装され、電気的に接続されている。

【0040】

＜ＵＶ発光素子＞
ＵＶ発光素子１０は、２５０〜４２５ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する紫外（ＵＶ）光を発光させることが可能なフリップチップ型素子が用いられている。材料としては、ＡｌＧａＮ系半導体化合物を用いることができる。

【0041】

図２（ｂ）に示すように、ＵＶ発光素子１０は、サファイア等からなる素子基板１１の第１の主面１１ａに、バッファ層及びｎ^＋−ＧａＮ：Ｓｉ層を介したｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２、多重量子井戸構造を備えるＡｌＧａＮ発光層１３、及びｐ^＋−ＧａＮ：Ｍｇ層をｐ型電極側に介したｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４がこの順に形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２の露出部分にはｎ側電極１５Ａが、ｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４の表面にはｐ側電極１５Ｂが、それぞれ形成されている。

【0042】

発光層１３は、ｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２及びｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４からキャリアが注入されることにより、ＵＶ光を発する。このＵＶ光は、ｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２及び素子基板１１を透過して、素子基板１１の第２の主面１１ｂから出射される。すなわち、素子基板１１の第２の主面１１ｂは発光素子１０の光出射面である。
なお、光出射面は、ＵＶ発光素子の面であって、素子の内部から外部に光出射される面である。特に、出射される光の量が多い面である。

【0043】

本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料２は、ＵＶ発光素子１０の光出射面である素子基板１１の第２の主面１１ｂに接して、第２の主面１１ｂの全体を覆うように、配置されている。
本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料２は、単一の単結晶からなる平板状なので、素子基板１１に対向する第１の面２ａを、素子基板１１の第２の主面１１ｂとの間にエポキシ樹脂を介在させることなく、素子基板１１に直接接触させて固定することができる。なお、ＵＶ光励起黄色発光材料２の固定方法としては、金属片を用いて固定する方法等がある。
ここで、単一の単結晶とは、第２の主面１１ｂと同等もしくはそれ以上の大きさを有し、実質的に全体が一つの単結晶とみなせるものをいう。
第１の面２ａを、素子基板１１の第２の主面１１ｂとの間にエポキシ樹脂を介在させることなく、素子基板１１に直接接触させて固定することにより、ＵＶ発光素子１０からの光の損失を少なくしてＵＶ光励起黄色発光材料２に入射させることができ、ＵＶ光励起黄色発光材料２の発光効率を向上させることができる。

【0044】

＜発光装置の発光機構＞
図１に示す本発明の第１の実施形態である発光装置で、ＵＶ発光素子１０に通電すると、配線部３１、ｎ側電極１５Ａ、及びｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２を介して電子が発光層１３に注入され、また配線部３２、ｐ側電極１５Ｂ、及びｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４を介して正孔が発光層１３に注入されて、発光層１３がＵＶ発光する。発光層１３のＵＶ光は、ｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２及び素子基板１１を透過して素子基板１１の第２の主面１１ｂから出射され、ＵＶ光励起黄色発光材料２の第１の面２ａに入射する。

【0045】

第１の面２ａから入射したＵＶ光は、励起光としてＵＶ光励起黄色発光材料２を励起する。ＵＶ光励起黄色発光材料２は、ＵＶ発光素子１０からのＵＶ光を吸収し、吸収したＵＶ光を例えば５００〜６３０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する黄色系の光に波長変換する。これにより、発光装置１は黄色光を放射する。

【0046】

本発明の第１の実施形態である発光装置１は、単一の単結晶からなる平板状のＵＶ光励起黄色発光材料２を用い、粒状の蛍光体を保持するエポキシ樹脂等の結合剤（バインダー）を用いない構成なので、結合剤の劣化、特に、高出力の励起光の照射による劣化を抑制でき、発光効率の低下を抑制することができる。
また、粒状の多数の蛍光体を結合した場合に比較して、単一の単結晶からなる平板状のＵＶ光励起黄色発光材料２は表面積を小さくでき、外部環境の影響による特性劣化を抑制できる。
また、単一の単結晶からなる平板状のＵＶ光励起黄色発光材料２を用いる構成なので、ＵＶ光励起黄色発光材料２の量子効率を高めて、発光装置の発光効率を高めることができる。
また、本発明の第１の実施形態である発光装置１は、本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料２であるＣｅ：ＴＳＡＧ型単結晶を用いる構成なので、ＵＶ発光素子からのＵＶ光をＵＶ光励起黄色発光材料２に効率よく吸収させて、高量子効率で、黄色系の光を高輝度で発光させることができる。

【0047】

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図（ｂ）及び発光装置を構成する発光素子の平面図（ｃ）である。（ａ）は、本実施形態に係る発光装置１Ａの断面図、（ｂ）は、発光装置１Ａを構成するＵＶ発光素子１０Ａ及びその周辺部の断面図、（ｃ）は、ＵＶ発光素子１０Ａの平面図である。

【0048】

本発明の第２の実施形態である発光装置１Ａは、ＵＶ発光素子の発光光を単一の単結晶からなるＵＶ光励起黄色発光材料に入射して波長変換する構成は本発明の第１の実施形態である発光装置１と共通するが、ＵＶ発光素子の構成及びＵＶ発光素子に対するＵＶ光励起黄色発光材料の配置位置が第１の実施形態とは異なっている。以下、第１の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ａの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0049】

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、発光装置１Ａは、ＵＶ発光素子１０Ａの素子基板１１がセラミック基板３側を向くように配置されている。また、ＵＶ発光素子１０Ａの開口部４Ａ側に、Ｃｅ：ＴＳＡＧ系の単一の単結晶からなるＵＶ光励起黄色発光材料１２１が接合されている。また、ＵＶ光励起黄色発光材料１２１としては、本発明の実施形態において記載した組成と同一のものを用いることができる。

【0050】

図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ＵＶ発光素子１０Ａは、素子基板１１、ｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２、発光層１３、ｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４を有し、さらにｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）からなる透明電極１４０を有している。透明電極１４０の上にはｐ側電極１５Ｂが形成されている。透明電極１４０は、ｐ側電極１５Ｂから注入されたキャリアを拡散してｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４に注入する。

【0051】

ＵＶ光励起黄色発光材料１２１は、図３（ｃ）に示すように、ｐ側電極１５Ｂ、及びｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２上に形成されたｎ側電極１５Ａに対応する部分に切り欠きを有する略四角形状に形成されている。ＵＶ光励起黄色発光材料１２１の組成は、本発明の実施形態におけるＵＶ光励起黄色発光材料の組成と同様である。

【0052】

図３（ａ）に示すように、ＵＶ発光素子１０Ａのｎ側電極１５Ａは、ボンディングワイヤ３１１によってセラミック基板３の配線部３１に接続されている。また、ＵＶ発光素子１０Ａのｐ側電極１５Ｂは、ボンディングワイヤ３２１によってセラミック基板３の配線部３２に接続されている。

【0053】

以上のように構成されたＵＶ発光素子１０Ａに通電すると、配線部３１、ｎ側電極１５Ａ、及びｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層１２を介して電子が発光層１３に注入され、また配線部３２、ｐ側電極１５Ｂ、透明電極１４０、及びｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４を介して正孔が発光層１３に注入されて、発光層１３がＵＶ発光する。

【0054】

発光層１３のＵＶ光は、ｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層１４及び透明電極１４０を透過して透明電極１４０の表面１４０ｂから出射される。すなわち、透明電極１４０の表面１４０ｂはＵＶ発光素子１０Ａの光出射面である。透明電極１４０の表面１４０ｂから出射された光は、ＵＶ光励起黄色発光材料１２１の第１の面１２１ａに入射する。

【0055】

第１の面１２１ａからＵＶ光励起黄色発光材料１２１に入射したＵＶ光は、励起光としてＵＶ光励起黄色発光材料１２１を励起する。ＵＶ光励起黄色発光材料１２１は、ＵＶ発光素子１０ＡからのＵＶ光を吸収し、吸収した光を主として黄色光に波長変換する。より詳細には、ＵＶ光励起黄色発光材料１２１は、発光素子１０Ａからの２５０〜４２５ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有するＵＶ光で励起されて５００〜６３０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する黄色系の光を発する。このように、発光装置１Ａは、黄色光を放射する。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。

【0056】

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第３の実施形態である発光装置の断面図である。
本発明の第３の実施形態である発光装置１Ｂは、発光素子の発光光を単一の単結晶からなるＵＶ光励起黄色発光材料に入射して波長変換する構成は第１の実施形態に係る発光装置１と共通するが、ＵＶ光励起黄色発光材料の配置位置が第１の実施形態とは異なっている。以下、第１又は第２の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ｂの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0057】

図４に示すように、発光装置１Ｂは、セラミック基板３上に、第１の実施形態と同様の構成を有するＵＶ発光素子１０を備えている。ＵＶ発光素子１０は、本体４の開口部４Ａ側に位置する素子基板１１（図２（ｂ）参照）の第２の主面１１ｂから本体４の開口部４Ａ側に向かってＵＶ光を出射する。

【0058】

本体４には、その開口部４Ａを覆うように、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２が接合されている。ＵＶ光励起黄色発光材料１２２は平板状に形成され、本体４の上面４ｂに結合されている。ＵＶ光励起黄色発光材料１２２としては、本発明の実施形態において記載した各組成のものを用いることができる。また、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２は、ＵＶ発光素子１０よりも大きく、全体が実質的に一つの単結晶である。

【0059】

以上のように構成された発光装置１Ｂに通電すると、ＵＶ発光素子１０が発光し、第２の主面１１ｂからＵＶ光励起黄色発光材料１２２に向かってＵＶ光を出射する。ＵＶ光励起黄色発光材料１２２は、ＵＶ発光素子１０の出射面に面した第１の面１２２ａから発光素子１０のＵＶ光を入射し、このＵＶ光によって励起された黄色光を第２の面１２２ｂから外部に放射する。このように、発光装置１Ｂは、黄色光を放射する。

【0060】

本実施形態によっても、第１の実施形態について説明したのと同様の作用及び効果が得られる。また、ＵＶ発光素子１０とＵＶ光励起黄色発光材料１２２とが離間しているので、ＵＶ発光素子１０の出射面にＵＶ光励起黄色発光材料を接合する場合に比較して大型のＵＶ光励起黄色発光材料１２２を用いることができ、発光装置１Ｂの組み付けの容易性が高まる。

【0061】

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第４の実施形態である発光装置の断面図である。
図５に示すように、本発明の第４の実施形態である発光装置１Ｃは、ＵＶ発光素子と、ＵＶ発光素子が実装される基板及びＵＶ光励起黄色発光材料との位置関係が第３の実施形態とは異なっている。以下、第１、第２又は第３の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ｃの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0062】

本発明の第４の実施形態である発光装置１Ｃは、白色の樹脂からなる本体５と、本体５に形成されたスリット状の保持部５１に保持された透明基板６と、本体５の開口部５Ａを覆うように配置されたＣｅ：ＴＳＡＧ系の単一の単結晶からなるＵＶ光励起黄色発光材料１２２と、透明基板６のＵＶ光励起黄色発光材料１２２側の面とは反対側の面に実装されたＵＶ発光素子１０Ａと、ＵＶ発光素子１０Ａに通電するための配線部６１，６２とを備えて構成されている。ＵＶ光励起黄色発光材料１２２の組成は、本発明の実施形態に係るＵＶ光励起黄色発光材料と同様である。

【0063】

本体５は、その中心部に曲面上の凹部が形成され、この凹部の表面がＵＶ発光素子１０Ａの発光光をＵＶ光励起黄色発光材料１２２側に反射する反射面５０とされている。
透明基板６は、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂、ＰＥＴ等透光性をもつ樹脂、又はガラス状物質、サファイア、セラミックス、石英、ＡｌＮ等単結晶若しくは多結晶からなる透光性をもつ部材からなり、ＵＶ発光素子１０ＡのＵＶ光を透過させる透光性及び絶縁性を有している。また、透明基板６には、配線部６１，６２の一部が接合されている。ＵＶ発光素子１０Ａのｎ側電極及びｐ側電極と配線部６１，６２の一端部との間は、ボンディングワイヤ６１１，６２１により電気的に接続されている。

【0064】

以上のように構成された発光装置１Ｃに通電すると、ＵＶ発光素子１０Ａが発光し、ＵＶ光の一部は透明基板６を透過してＵＶ光励起黄色発光材料１２２の第１の面１２２ａに入射する。また、ＵＶ光の他の一部は本体５の反射面５０で反射して透明基板６を透過し、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２の第１の面１２２ａに入射する。
ＵＶ光励起黄色発光材料１２２に入射したＵＶ光はＵＶ光励起黄色発光材料１２２に吸収されて波長変換される。このように、発光装置１Ｃは、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２で波長変換された黄色光を放射する。

【0065】

本実施形態によっても、第３の実施形態の効果と同様の効果がある。また、ＵＶ発光素子１０ＡからＵＶ光励起黄色発光材料１２２側とは反対側に出射した光が反射面５０で反射して透明基板６を透過し、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２に入射するので、発光装置１Ｃの光取り出し効率が高くなる。

【0066】

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第５の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図（ａ）、発光装置を構成する発光素子の断面図（ｂ）である。
図６（ａ）に示すように、本発明の第５の実施形態である発光装置１Ｄでは、ＵＶ発光素子の構成及びその配置が第３の実施形態とは異なっている。以下、第１、第２又は第３の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置１Ｄの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0067】

発光装置１Ｄには、セラミック基板３に設けられた配線部３２上に、ＵＶ発光素子７が配置されている。
ＵＶ発光素子７は、図６（ｂ）に示すように、β‐Ｇａ_２Ｏ_３基板７０、バッファ層７１、Ｓｉドープのｎ^＋−ＧａＮ層７２、Ｓｉドープのｎ−ＡｌＧａＮ層７３、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層７４、Ｍｇドープのｐ−ＡｌＧａＮ層７５、Ｍｇドープのｐ^＋−ＧａＮ層７６、ｐ電極７７をこの順に積層して形成されている。また、β‐Ｇａ_２Ｏ_３基板７０のバッファ層７１と反対側の面には、ｎ電極７８が設けられている。

【0068】

β‐Ｇａ_２Ｏ_３基板７０は、ｎ型の導電性を示すβ−Ｇａ_２Ｏ_３からなる。ＭＱＷ層７４は、Ａｌ_ａＧａ_１−ａＮ／Ａｌ_ｂＧａ_１−ｂＮ（ａ，ｂは異なる０以上の数）の多重量子井戸構造を有する発光層である。ｐ電極７７は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極であり、配線部３２と電気的に接続されている。ｎ電極７８は、ボンディングワイヤ３２１によってセラミック基板３の配線部３１に接続されている。なお、素子基板としては、β−Ｇａ_２Ｏ_３に替えて、ＳｉＣを用いてもよい。

【0069】

以上のように構成されたＵＶ発光素子７に通電すると、ｎ電極７８、β‐Ｇａ_２Ｏ_３基板７０、バッファ層７１、ｎ^＋−ＧａＮ層７２、及びｎ−ＡｌＧａＮ層７３を介して電子がＭＱＷ層７４に注入され、また、ｐ電極７７、ｐ^＋−ＧａＮ層７６、ｐ−ＡｌＧａＮ層７５を介して正孔がＭＱＷ層７４に注入されて、ＵＶ光を発する。このＵＶ光は、β‐Ｇａ_２Ｏ_３基板７０等を透過してＵＶ発光素子７の光出射面７ａから出射され、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２の第１の面１２２ａに入射する。ＵＶ光励起黄色発光材料１２２は、ＵＶ発光素子７の光出射面に面した第１の面１２２ａからＵＶ発光素子７のＵＶ光を入射し、このＵＶ光によって励起された黄色光を第２の面１２２ｂから外部に放射する。このように、発光装置１Ｄは、黄色光を放射する。
本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。

【0070】

［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第６の実施形態である発光装置の断面図である。
図７に示すように、本実施形態では、ＵＶ発光素子上のＵＶ光励起黄色発光材料上にＵＶ光励起青色発光材料が配置された他は第１の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0071】

発光装置１Ｅには、ＵＶ発光素子１０上のＵＶ光励起黄色発光材料２上にＵＶ光励起青色発光材料９５が配置されている。これにより、ＵＶ光励起黄色発光材料２は、ＵＶ発光素子１０からのＵＶ光の一部により黄色光を放射し、ＵＶ光励起青色発光材料９５は、ＵＶ発光素子１０からのＵＶ光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置１Ｅは、白色光を放射する。

【0072】

［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第７の実施形態である発光装置の断面図である。
図８に示すように、本実施形態では、ＵＶ発光素子上のＵＶ光励起黄色発光材料上にＵＶ光励起青色発光材料が配置された他は第２の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0073】

発光装置１Ｆには、ＵＶ発光素子１０Ａ上のＵＶ光励起黄色発光材料１２１上にＵＶ光励起青色発光材料９６が配置されている。これにより、ＵＶ光励起黄色発光材料１２１は、ＵＶ発光素子１０ＡからのＵＶ光の一部により黄色光を放射し、ＵＶ光励起青色発光材料９６は、ＵＶ発光素子１０ＡからのＵＶ光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置１Ｆは、白色光を放射する。

【0074】

［第８の実施形態］
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第８の実施形態である発光装置の断面図である。
図９に示すように、本実施形態では、ＵＶ光励起黄色発光材料上にＵＶ光励起青色発光材料が配置された他は第３の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0075】

発光装置１Ｇには、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２上にＵＶ光励起青色発光材料９７が配置されている。これにより、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２は、ＵＶ発光素子１０からのＵＶ光の一部により黄色光を放射し、ＵＶ光励起青色発光材料９７は、ＵＶ発光素子１０からのＵＶ光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置１Ｇは、白色光を放射する。

【0076】

［第９の実施形態］
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第９の実施形態である発光装置の断面図である。
図１０に示すように、本実施形態では、ＵＶ光励起黄色発光材料上にＵＶ光励起青色発光材料が配置された他は第４の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0077】

発光装置１Ｈには、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２上にＵＶ光励起青色発光材料９７が配置されている。これにより、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２は、ＵＶ発光素子１０ＡからのＵＶ光の一部により黄色光を放射し、ＵＶ光励起青色発光材料９７は、ＵＶ発光素子１０ＡからのＵＶ光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置１Ｈは、白色光を放射する。

【0078】

［第１０の実施形態］
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第１０の実施形態である発光装置の断面図である。
図１１に示すように、本実施形態では、ＵＶ光励起黄色発光材料上にＵＶ光励起青色発光材料が配置された他は第５の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。

【0079】

発光装置１Ｊには、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２上にＵＶ光励起青色発光材料９７が配置されている。これにより、ＵＶ光励起黄色発光材料１２２は、ＵＶ発光素子７からのＵＶ光の一部により黄色光を放射し、ＵＶ光励起青色発光材料９７は、ＵＶ発光素子７からのＵＶ光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置１Ｊは、白色光を放射する。

【0080】

本発明の第６〜第１０の実施形態では、ＵＶ光励起青色発光材料はＣｅ：Ｒ_２ＳｉＯ_５（ＲはＬｕ、Ｙ、Ｇｄのいずれか１種又は２種以上）単結晶であることが好ましい。高輝度発光するとともに、所定の大きさへの加工及びＵＶ発光素子又は発光装置への取り付けが容易であるためである。

【0081】

なお、本発明の第６〜第１０の実施形態では、ＵＶ光励起黄色発光材料の外部側、即ち、ＵＶ発光素子と反対側にＵＶ光励起青色発光材料を取り付けたが、これに限定されるものではなく、ＵＶ光励起黄色発光材料の内部側、即ち、ＵＶ発光素子側にＵＶ光励起青色発光材料を取り付けてもよい。

【0082】

本発明の第６〜第１０の実施形態では、白色光のＣＩＥ色度座標は（０．３３，０．３３）の近傍となるように、ＵＶ光励起黄色発光材料２、１２１、１２２及びＵＶ光励起青色発光材料９５、９６、９７の板厚を調製することが好ましい。これにより、青みがかった白や黄色みがかった白を純白とするように色純度を向上させることができる。

【0083】

本発明の第１〜第１０の実施形態では、ＵＶ発光素子１０、１０Ａ、７からの発光がＵＶ光励起黄色発光材料２、１２１、１２２に入射されるように、前記ＵＶ発光素子に対して前記ＵＶ光励起黄色発光材料が配置されている構成なので、ＵＶ発光素子１０、１０Ａ、７からの発光により、効率よく、ＵＶ光励起黄色発光材料２、１２１、１２２を励起させ、高輝度発光させることができる。
なお、発光装置の形状は上記形状に限定されるものではない。
また、一つの発光装置が複数のＵＶ発光素子を有する構成としてもよい。
更にまた、更に色調の異なる赤色蛍光体、緑色蛍光体等の単結晶材料を組み合わせても良い。あるいは効率は多少劣ることになるが、各色、あるいは一部の色の蛍光体単結晶を粉砕することで得られる粉末状の蛍光体としてこれらをバインダーやガラスなどで封じ込める構成としてもよい。セラミックスの合成手法を用いて得られた蛍光体粉末よりも、単結晶を粉砕して得られる蛍光体粉末の方が発光効率、量子効率、温度特性、いずれにおいても優っているためである。これにより、少なくとも蛍光体の特性改善はなされ得る。

【0084】

本発明の実施形態であるＵＶ光励起黄色発光材料、その製造方法及び発光装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【実施例】

【0085】

（実施例１：Ｃｅ：ＴＳＡＧサンプル）
＜単結晶作製＞
まず、純度９９．９９％の酸化テルビウム（Ｔｂ_４Ｏ_７）原料粉末と、純度９９．９９％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）原料粉末と、純度９９．９９％の酸化スカンジウム（Ｓｃ_２Ｏ_３）原料粉末と、純度９９．９９％の酸化セリウム（ＣｅＯ_２）原料粉末とを準備した。

【0086】

次に、上記各原料粉末を乾式混合して混合粉末を得た。このとき、ＣｅＯ_２原料粉末は、Ｔｂ元素とＣｅ元素の合計モル数を基準（１００モル％）としてＣｅ元素が２モル％の割合で含まれる、つまりモル比でＴｂ_４Ｏ_７：ＣｅＯ_２：Ｓｃ_２Ｏ_３：Ａｌ_２Ｏ_３＝１．４７：０．１２：２：３となるようにした。
次に、上記混合粉末（粉末原料）をＩｒるつぼに充填した。るつぼの形状は円筒形であり、直径は約４０ｍｍ、高さは約４０ｍｍであった。

【0087】

次に、粉末原料を室温から約１９５０℃まで加熱して溶解させて溶液を得た。
次に、この溶液に、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）からなる３ｍｍ×３ｍｍ×７０ｍｍの角棒状の種結晶の先端を接触させ、種結晶を１０ｒｐｍの回転数で回転させながら、種結晶を１時間当たり１ｍｍの速度で引き上げ、バルク状の単結晶を育成した。この結晶の育成はＮ_２ガス雰囲気下で行い、Ｎ_２ガスの流量は１．０（ｌ／ｍｉｎ）とした。
こうして直径約１．４ｃｍ、長さ約４．５ｃｍの透明な単結晶（結晶Ａ：実施例１サンプル）を得た。
図１２は、結晶Ａ（実施例１サンプル）の写真である。黄色みがかった透明な単結晶であった。

【0088】

こうして得られた結晶ＡについてＸ線回折を行ったところ、ガーネット型単結晶が単相で得られていることが確認された。また、Ｔｂの一部がＣｅで、Ａｌの一部がＳｃで置換されていることが確認された。

【0089】

さらに、上記結晶Ａについて、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）による化学分析を行い、単結晶の組成（Ｔｂ、Ｓｃ、Ａｌ及びＣｅの原子数比）を確認した。
この結果、式：Ｔｂ_{２．８７３}Ｃｅ_{０．０１８}Ｓｃ_{１．８５９}Ａｌ_{３．２５０}Ｏ_１２で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。

【0090】

＜単結晶評価＞
この単結晶（結晶Ａ：実施例１サンプル）の蛍光スペクトルと励起スペクトルを測定した。
図１３は、結晶Ａ（実施例１サンプル）の蛍光スペクトルである。比較の為、Ｃｅ：ＹＡＧのスペクトルデータも合わせて示した。Ｃｅ：ＹＡＧと蛍光スペクトル形状は類似していた。５５０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する黄色の蛍光スペクトルが得られた。

【0091】

図１４は、結晶Ａ（実施例１サンプル）の励起スペクトルである。比較の為、Ｃｅ：ＹＡＧのスペクトルデータも合わせて示す。Ｃｅ：ＹＡＧと励起スペクトル形状は大きく異なっていた。３６０〜３９０ｎｍの範囲に、Ｃｅ：ＹＡＧにはない励起ピーク波長が見られた。

【0092】

＜黄色発光装置の作製・評価＞
まず、ＡｌＧａＮ層を発光層とするＵＶ発光素子を用意した。
次に、得られたＣｅ：ＴＳＡＧ単結晶を軸方向に垂直な面でダイシングして平面視円形状のＣｅ：ＴＳＡＧ単結晶板を作製してから、これをＵＶ発光素子の素子基板の第２の主面の大きさに合わせ、更に切断した。
次に、切断したＣｅ：ＴＳＡＧ単結晶板を、このＵＶ発光素子の素子基板の第２の主面に接合した。
次に、ＵＶ発光素子の電極をバンプにより、セラミック基板に形成した配線部に接合した。
以上の工程により、図２に示した構成の実施例１の発光装置を作製した。
配線部から通電することにより、高輝度な黄色発光を得た。

【0093】

（実施例２）
＜白色発光装置の作製・評価＞
まず、ＡｌＧａＮ層を発光層とするＵＶ発光素子を用意した。
次に、得られたＣｅ：ＴＳＡＧ単結晶を軸方向に垂直な面でダイシングして平面視円形状のＣｅ：ＴＳＡＧ単結晶板を作成してから、これをＵＶ発光素子の素子基板の第２の主面の大きさに合わせ、更に切断した。
次に、切断したＣｅ：ＴＳＡＧ単結晶板を、このＵＶ発光素子の素子基板の第２の主面に接合した。
次に、青色蛍光体であるＣｅ：Ｌｕ_２ＳｉＯ_５（ＬＳＯ）単結晶板を用意し、これをＵＶ発光素子の素子基板の第２の主面の大きさに合わせ、更に切断した。
次に、切断したＬＳＯ単結晶板を、このＣｅ：ＴＳＡＧ単結晶板に接合した。
次に、ＵＶ発光素子の電極をバンプにより、セラミック基板に形成した配線部に接合した。
以上の工程により、図７に示した構成の実施例２の発光装置を作製した。
配線部から通電することにより、高輝度な白色発光を得た。

【符号の説明】

【0094】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｊ…発光装置、２…ＵＶ光励起黄色発光材料、２ａ…第１の面、２ｂ…第２の面（光出射面）、３…セラミック基板、４，５…本体、４Ａ，５Ａ…開口部、４ｂ…上面、６…透明基板、７，１０，１０Ａ…ＵＶ発光素子、１１…素子基板、１１ａ…第１の主面、１１ｂ…第２の主面（光出射面）、１２…ｎ型ＡｌＧａＮ：Ｓｉ層、１３…発光層、１４…ｐ型ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層、１５Ａ…ｎ側電極、１５Ｂ…ｐ側電極、１６…バンプ、２０…結晶引上げ炉、２１…イリジウム製のルツボ、２２…筒状容器、２３…高周波コイル、２４…溶液、２５…種結晶、２６…育成結晶、３１，３２…配線部、４０，５０…反射面、５１…保持部、６１，６２…配線部、７０…Ｇａ_２Ｏ_３基板、７１…バッファ層、７２…ｎ^＋−ＧａＮ層、７３…ｎ−ＡｌＧａＮ層、７４…ＭＱＷ層、７５…ｐ−ＡｌＧａＮ層、７６…ｐ^＋−ＧａＮ層、７７…ｐ電極、７８…ｎ電極、９５、９６、９７…ＵＶ光励起青色発光材料、１２１，１２２…ＵＶ光励起黄色発光材料、１２１ａ，１２２ａ…第１の面、１２１ｂ，１２２ｂ…第２の面、１４０…透明電極、１４０ｂ…表面（光出射面）、３１１，３２１，６１１，６１２…ボンディングワイヤ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】