特許 6096121 ドーパントの濃度勾配を有する放射性セラミック材料、ならびにその製造方法および使用方法

(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】6096121

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】ドーパントの濃度勾配を有する放射性セラミック材料、ならびにその製造方法および使用方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/44 20060101AFI20170306BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   C04B35/44

   H01L33/50

【請求項の数】77

【全頁数】49

(21)【出願番号】特願2013-542105(P2013-542105)

(86)(22)【出願日】2011年11月29日

(65)【公表番号】特表2014-501685(P2014-501685A)

(43)【公表日】2014年1月23日

(86)【国際出願番号】US2011062411

(87)【国際公開番号】WO2012075018

(87)【国際公開日】20120607

【審査請求日】2014年11月26日

(31)【優先権主張番号】61/418,725

(32)【優先日】2010年12月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パン、コアン

(72)【発明者】

【氏名】宮川 浩明

(72)【発明者】

【氏名】藤井 宏中

(72)【発明者】

【氏名】チャン、ビン

(72)【発明者】

【氏名】ムケルジー、ラジェッシュ

(72)【発明者】

【氏名】中村 年孝

(72)【発明者】

【氏名】望月 周

【審査官】 立木 林

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１４８１７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５３３２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０２１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３５２０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４２５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７００９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３５／４４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）領域と、第１の表面と第２の表面との間にあるこのＹＡＧ領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含み、この濃度勾配が、ＹＡＧ領域の厚み方向に沿って４分の１から４分の３の間にある最大ドーパント濃度と、最大ドーパント濃度の第１の半値と、最大ドーパント濃度の第１の半値に第１の傾きとを含み、第１の傾きの絶対値が、０．００１〜０．００４（単位が原子％／μｍ（ａｔ％／μm））の範囲である放射性セラミック。

【請求項2】

最大ドーパント濃度が０．２５原子％〜０．５原子％の範囲にある、請求項１に記載の放射性セラミック。

【請求項3】

最大ドーパント濃度が、第１の表面または第２の表面から１００μｍ以上離れていない位置にある、請求項１または２に記載の放射性セラミック。

【請求項4】

最大ドーパント濃度が、ＹＡＧ領域の厚みの中心から１００μｍ以上離れていない位置にある、請求項１または２に記載の放射性セラミック。

【請求項5】

最大ドーパント濃度の第１の半値が、最大ドーパント濃度の位置から少なくとも２５μｍ離れた位置にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項6】

最大ドーパント濃度の第１の半値が、第１の表面および第２の表面から少なくとも５０μｍ離れた位置にある、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項7】

最大ドーパント濃度の位置から少なくとも２５μｍ離れた位置にある最大ドーパント濃度の第２の半値をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項8】

最大ドーパント濃度の第２の半値が、最大ドーパント濃度の位置から少なくとも２５μｍ離れた位置にある、請求項７に記載の放射性セラミック。

【請求項9】

最大ドーパント濃度の第２の半値またはその濃度に第２の傾きを含み、第２の傾きの絶対値は、０．００１〜０．００４（単位が原子％／μｍ）の範囲にある、請求項７または８に記載の放射性セラミック。

【請求項10】

第１の傾きの絶対値は、第２の傾きの絶対値と同じである、請求項９に記載の放射性セラミック。

【請求項11】

ドーパントの濃度勾配は、半値全幅が５０μｍ〜４００μｍの範囲にあるピークを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項12】

ＹＡＧ領域の厚みは、１００μｍ〜１ｍｍの範囲にある、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項13】

ＹＡＧ領域が、第１の多孔性領域をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項14】

第１の多孔性領域は、孔体積が０．５％〜８０％の範囲にある、請求項１３に記載の放射性セラミック。

【請求項15】

第１の多孔性領域は、孔体積が１％〜３０％の範囲にある、請求項１４に記載の放射性セラミック。

【請求項16】

第１の多孔性領域は、平均径が０．５μｍ〜５０μｍの範囲にある孔を含む、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項17】

孔は、平均径が１．０μｍ〜１０μｍの範囲にある、請求項１６に記載の放射性セラミック。

【請求項18】

ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域とをさらに含み、第１の多孔性領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域の間に配置されている、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項19】

ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の多孔性領域とをさらに含み、第１の非多孔性領域は、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域の間に配置されている、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項20】

第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から１００μｍ以上離れていない位置にある、請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項21】

第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から少なくとも２５μｍ離れた位置にある、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項22】

第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の第１の表面もしくはＹＡＧ領域の第２の表面に位置している、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項23】

ＹＡＧ領域が多孔性領域と同じ大きさである、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項24】

第１の多孔性領域は、厚みが１０μｍ〜４００μｍの範囲にある、請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項25】

イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）領域と、第１の表面と第２の表面との間にあるこのＹＡＧ領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含み、この濃度勾配が、ＹＡＧ領域の厚み方向に沿って４分の１から４分の３の間にある最大ドーパント濃度と、最大ドーパント濃度の第１の半値と、最大ドーパント濃度の第１の半値に第１の傾きとを含み、第１の傾きの絶対値が、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の８分の１から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の２倍までの範囲にある、放射性セラミック。

【請求項26】

最大ドーパント濃度は、ＹＡＧ領域の厚みの中心に位置している、請求項２５に記載の放射性セラミック。

【請求項27】

最大ドーパント濃度は、ＹＡＧ領域の厚み方向の第１の表面またはその反対側にある第２の表面から、厚みの１０分の１以上離れていない位置にある、請求項２５に記載の放射性セラミック。

【請求項28】

最大ドーパント濃度が０．２５原子％〜０．５原子％の範囲にある、請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項29】

第１の傾きの絶対値が０．００１〜０．００４（単位は原子％／μｍ）の範囲にある、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項30】

濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第２の半値に第２の傾きをさらに含み、第２の傾きの絶対値が、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の８分の１から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の２倍までの範囲にある、請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項31】

第１の傾きの絶対値は、第２の傾きの絶対値と同じである、請求項３０に記載の放射性セラミック。

【請求項32】

最大ドーパント濃度の第１の半値は、第１の表面および第２の表面の両方からＹＡＧ領域の厚み方向に少なくとも１０分の１離れており、最大ドーパント濃度の第１の半値は、最大ドーパント濃度から厚み方向に少なくとも１０分の１離れている、請求項２５〜３１のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項33】

最大ドーパント濃度の第２の半値は、第１の表面および第２の表面の両方からＹＡＧ領域の厚み方向に少なくとも１０分の１離れており、最大ドーパント濃度の第２の半値は、最大ドーパント濃度および最大ドーパント濃度の第１の半値の両方から厚み方向に少なくとも１０分の１離れている、請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項34】

ＹＡＧ領域の厚みは、１００μｍ〜１ｍｍの範囲にある、請求項２５〜３３のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項35】

ドーパントの濃度勾配は、ＹＡＧ領域の中心を基準として対称形である、請求項２５〜３４のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項36】

ドーパントの濃度勾配が、ＹＡＧ領域の厚みの実質的にすべてにわたってルミネッセンスを生成するのに有効なドーパント濃度を含む、請求項２５〜３５のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項37】

ドーパントの濃度勾配は、平均ドーパント濃度が０．０１原子％〜０．５原子％の範囲にある、請求項２５〜３６のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項38】

最大ドーパント濃度と平均ドーパント濃度の比率は、５：１〜１．５：１の範囲にある、請求項３７に記載の放射性セラミック。

【請求項39】

ドーパントの濃度勾配は、半値全幅が厚みの５分の１〜５分の４の範囲にあるピークを含む、請求項２５〜３８のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項40】

ＹＡＧ領域が、第１の多孔性領域をさらに含む、請求項２５〜３９のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項41】

第１の多孔性領域は、孔体積が０．５％〜８０％の範囲にある、請求項４０に記載の放射性セラミック。

【請求項42】

第１の多孔性領域は、孔体積が１０％〜３０％の範囲にある、請求項４１に記載の放射性セラミック。

【請求項43】

第１の多孔性領域は、平均径が０．５μｍ〜５０μｍの範囲にある孔を含む、請求項４０〜４２のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項44】

孔は、平均径が１．０μｍ〜１０μｍの範囲にある、請求項４３に記載の放射性セラミック。

【請求項45】

ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域とをさらに含み、第１の多孔性領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域の間に配置されている、請求項４０〜４４のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項46】

ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の多孔性領域とをさらに含み、第１の非多孔性領域は、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域の間に配置されている、請求項４０〜４４のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項47】

第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から１００μｍ以上離れていない位置にある、請求項４０〜４６のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項48】

第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から少なくとも２５μｍ離れた位置にある、請求項４０〜４７のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項49】

第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の第１の表面もしくはＹＡＧ領域の第２の表面に位置している、請求項４０〜４４のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項50】

ＹＡＧ領域が多孔性領域と同じ大きさである、請求項４０〜４４のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項51】

第１の多孔性領域は、厚みが１０μｍ〜４００μｍの範囲にある、請求項４０〜５０のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項52】

放射性セラミックは、４５５ｎｍの波長を有する光にさらされたとき、少なくとも０．８０の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す、請求項２５〜５１のいずれか１項に記載の放射性セラミック。

【請求項53】

放射性セラミックを形成する方法であって、組立体を焼結させることを含み、組立体は、第１の非ドープ層の片側に配置されたドープ層を含み、
ドープ層は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、ＹＡＧ前駆体、またはこれらの組み合わせと、ドーパントとを含み、ドープ層は、厚みが１０μｍ〜２００μｍの範囲にあり；
第１の非ドープ層は、ＹＡＧ、ＹＡＧ前駆体、またはこれらの組み合わせを含み、第１の非ドープ層は、厚みが４０μｍ〜８００μｍの範囲にあり；
上のプロセス中に、ドープ層中のドーパントの少なくとも３０％がドープ層の外に拡散する、請求項１〜５のいずれかに記載の放射性セラミックを形成する方法。

【請求項54】

ドープ層は、第１の非ドープ層と、ＹＡＧ、ＹＡＧ前駆体、またはこれらの組み合わせを含む第２の非ドープ層との間に配置され、第１の非ドープ層および第２の非ドープ層は、それぞれ独立して、厚みが４０μｍ〜４００μｍの範囲にある、請求項５３に記載の方法。

【請求項55】

ドープ層中のドーパントの少なくとも一部が、焼結中に第１の非ドープ層および第２の非ドープ層両方に拡散する、請求項５４に記載の方法。

【請求項56】

ドープ層中のドーパントの８０％以下が、このプロセス中にドープ層の外に拡散する、請求項５３〜５５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項57】

ドープ層は、厚みが４０μｍ〜８０μｍの範囲にある、請求項５３〜５６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項58】

第１の非ドープ層の厚みが、第２の非ドープ層の厚みと同じであり；
第１の非ドープ層の厚みと、第２の非ドープ層の厚みが、両方ともドープ層の厚みよりも大きい、請求項５４〜５７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項59】

第１の非ドープ層の厚みは、第２の非ドープ層の厚みより小さく、
第２の非ドープ層の厚みは、ドープ層の厚みより大きいか、または等しい、請求項５４〜５７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項60】

組立体は、合計厚みが１００μｍ〜１ｍｍの範囲にある、請求項５３〜５９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項61】

ドープ層は、０．１原子％〜５原子％を含む、請求項５３〜５９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項62】

ドープ層中のドーパントのうち第１の量が、このプロセス中に第１の非ドープ層へと拡散し、
ドープ層中のドーパントのうち第２の量が、このプロセス中に第２の非ドープ層に拡散し、
ドーパントのうち第１の量とドーパントのうち第２の量の比率が、４：１〜１：４の範囲にある、請求項５４〜６１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項63】

ドーパントの第１の量は、ドーパントの第２の量と同じである、請求項６２に記載の方法。

【請求項64】

組立体を焼結させることは、１０００℃〜１９００℃の範囲の温度で少なくとも２時間組立体を加熱することを含む、請求項５３〜６３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項65】

この温度は、１３００℃〜１８００℃の範囲にある、請求項６４に記載の方法。

【請求項66】

組立体をこの温度で少なくとも５時間加熱する、請求項６４または６５に記載の方法。

【請求項67】

組立体をこの温度で２０時間以下の時間加熱する、請求項６４〜６６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項68】

ドープ層または第１の非ドープ層のうち、少なくとも１つが有機粒子を含む、請求項５３〜６７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項69】

有機粒子がポリマーを含む、請求項６８に記載の方法。

【請求項70】

有機粒子は、最大直径が０．５μｍ〜５０μｍの範囲にある、請求項６８〜６９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項71】

ドープ層および第１の非ドープ層のうち、少なくとも１つが、０．５体積％〜８０体積％の範囲の量の有機粒子を含む、請求項６８〜７０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項72】

ドープ層が有機粒子を含む、請求項６８〜７１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項73】

第１の非ドープ層が有機粒子を含む、請求項６８〜７２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項74】

組立体のそれぞれの層が有機粒子を含む、請求項６８〜７３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項75】

組立体中の少なくとも１つの層は、有機粒子を実質的に含まない、請求項６８〜７３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項76】

青色の光を発光するような構造の光源と、請求項１〜５２のいずれか１項に記載の放射性セラミックとを含み、放射性セラミックは、青色の光の少なくとも一部を受け取るような構成である、発光装置。

【請求項77】

請求項１〜５２のいずれか１項に記載の放射性セラミックを青色の光にさらすことを含む、光を作る方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連する出願に対する相互参照）
本出願は、２０１０年１２月１日に出願された米国出願番号第６１／４１８，７２５号の優先権の利益を主張し、本明細書にその全体が参考として組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

（技術分野）
本出願は、あるドーパント濃度を有する放射性セラミック材料に関する。

【0003】

（関連技術の記載）
固体状態の発光デバイス、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）（または時には有機エレクトロルミネッセントデバイス（ＯＥＬ）と呼ばれる）、無機エレクトロルミネッセントデバイス（ＩＥＬ）は、フラットパネルディスプレイ、種々の装置用のインジケーター、看板、装飾用照明などのような種々の用途に広く利用されてきた。これらの発光デバイスの放射効率は向上し続けているため、もっと高い光度を必要とする用途（たとえば、車両用ヘッドライトおよび一般的な照明）がすぐに実現可能になるだろう。これらの用途のために、白色ＬＥＤは、有望な候補物のひとつであり、大きな関心が寄せられている。

【0004】

内部量子効率（ＩＱＥ）は、放射性材料によって吸収される光子に対する、同じ放射性材料によって作られる光子の比率である。ＩＱＥ値を大きくすると、発光装置のエネルギー効率を高めることができるが、発光効率を低下させることもなく、ＩＱＥを高める信頼性の高い方法は未だ存在していない。したがって、ＩＱＥに関するこれらの制限事項を克服することが可能な新規放射性材料が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）領域の厚み方向に沿ってドーパントの濃度勾配を有する放射性セラミック材料である。

【0006】

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、１つ以上の多孔性領域を有する放射性セラミック材料である。

【0007】

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）領域と、第１の表面と第２の表面との間にあるこのＹＡＧ領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含み、この濃度勾配が、最大ドーパント濃度と、最大ドーパント濃度の第１の半値と、最大ドーパント濃度の第１の半値またはその濃度付近に第１の傾きとを含み、第１の傾きの絶対値が、約０．００１〜約０．００４（単位は原子％／μｍ（ａｔ％／μｍ））の範囲である放射性セラミックを含む。

【0008】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、約０．２５原子％〜約０．５原子％の範囲にある。

【0009】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、第１の表面または第２の表面から約１００μｍ以上離れていない位置にある。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から約１００μｍ以上離れていない位置にある。ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第１の半値は、最大ドーパント濃度の位置から少なくとも約２５μｍ離れた位置にある。ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第１の半値は、第１の表面および第２の表面から少なくとも約５０μｍ離れた位置にある。

【0010】

ある実施形態では、放射性セラミックは、最大ドーパント濃度の第１の半値の位置から少なくとも約２５μｍ離れた位置に最大ドーパント濃度の第２の半値を含む。ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第２の半値は、最大ドーパント濃度の位置から少なくとも約２５μｍ離れた位置にある。

【0011】

ある実施形態では、放射性セラミックは、最大ドーパント濃度の第２の半値またはその濃度付近に第２の傾きを含み、第２の傾きの絶対値は、０．００１〜０．００４（単位は原子％／μｍ）の範囲にある。ある実施形態では、第１の傾きの絶対値は、第２の傾きの絶対値とほぼ同じである。

【0012】

ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、半値全幅が約５０μｍ〜約４００μｍの範囲にあるピークを含む。

【0013】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域の厚みは、約１００μｍ〜約１ｍｍの範囲にある。

【0014】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の多孔性領域をさらに含む。ある実施形態では、第１の多孔性領域は、孔体積が約０．５％〜約８０％の範囲にある。ある実施形態では、第１の多孔性領域は、孔体積が約１％〜約３０％の範囲にある。

【0015】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、平均径が約０．５μｍ〜約５０μｍの範囲にある孔を含む。ある実施形態では、孔は、平均径が約１．０μｍ〜約１０μｍの範囲にある。

【0016】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域とをさらに含み、第１の多孔性領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域の間に配置されている。

【0017】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の多孔性領域とをさらに含み、第１の非多孔性領域は、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域の間に配置されている。

【0018】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から約１００μｍ以上離れていない位置にある。

【0019】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から少なくとも約２５μｍ離れた位置にある。

【0020】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の第１の表面もしくはＹＡＧ領域の第２の表面、またはその付近に位置している。

【0021】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、多孔性領域とほぼ同じ大きさである。

【0022】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、厚みが約１０μｍ〜約４００μｍの範囲にある。

【0023】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域またはその前駆体の中の有機分子を揮発させることによって、第１の多孔性領域が得られる。

【0024】

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）領域と、このＹＡＧ領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含み、この濃度勾配が、最大ドーパント濃度と、最大ドーパント濃度の第１の半値と、最大ドーパント濃度の第１の半値またはその濃度付近に第１の傾きとを含み、第１の傾きの絶対値が、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約８分の１から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約２倍までの範囲にあるような放射性セラミックを含む。

【0025】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、ＹＡＧ領域の厚み方向に沿って約４分の１から約４分の３の間にある。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、ＹＡＧ領域の厚みの中心またはその付近にある。

【0026】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、ＹＡＧ領域の厚み方向の第１の表面またはその反対側にある第２の表面から、厚みの１０分の１以上離れていない位置にある。

【0027】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、約０．２５原子％〜約０．５原子％の範囲にある。ある実施形態では、第１の傾きは、０．００１〜０．００４（単位は原子％／μｍ）の範囲にある。

【0028】

ある実施形態では、ドーパント濃度は、最大ドーパント濃度の第２の半値またはその付近に第２の傾きをさらに含み、第２の傾きの絶対値が、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約８分の１から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約２倍までの範囲にある。

【0029】

ある実施形態では、第１の傾きおよび第２の傾きの絶対値は、ほぼ同じである。

【0030】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第１の半値は、第１の表面および第２の表面の両方からＹＡＧ領域の厚み方向に少なくとも約１０分の１離れており、最大ドーパント濃度の第１の半値は、最大ドーパント濃度から厚み方向に少なくとも約１０分の１離れている。

【0031】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第２の半値は、第１の表面および第２の表面の両方からＹＡＧ領域の厚み方向に少なくとも約１０分の１離れており、最大ドーパント濃度の第２の半値は、最大ドーパント濃度および最大ドーパント濃度の第１の半値の両方から厚み方向に少なくとも約１０分の１離れている。

【0032】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域の厚みは、約１００μｍ〜約１ｍｍの範囲にある。

【0033】

ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、一般的に、ＹＡＧ領域の中心またはその付近を基準として対称形である。

【0034】

ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、ＹＡＧ領域の厚みの実質的にすべてにわたってルミネッセンスを生成するのに有効なドーパント濃度を含む。

【0035】

ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、平均ドーパント濃度が約０．０１原子％〜約０．５原子％の範囲にある。

【0036】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度と平均ドーパント濃度の比率は、約５：１〜約１．５：１の範囲にある。

【0037】

ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、半値全幅が厚みの約５分の１〜約５分の４の範囲にあるピークを含む。

【0038】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の多孔性領域をさらに含む。

【0039】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、孔体積が約０．５％〜約８０％の範囲にある。

【0040】

第１の多孔性領域は、孔体積が約１０％〜約３０％の範囲にある、請求項４３に記載の放射性セラミック。

【0041】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、平均径が約０．５μｍ〜約５０μｍの範囲にある孔を含む。ある実施形態では、孔は、平均径が約１．０μｍ〜約１０μｍの範囲にある。

【0042】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域とをさらに含み、第１の多孔性領域は、第１の非多孔性領域と第２の非多孔性領域の間に配置されている。

【0043】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の非多孔性領域と第２の多孔性領域とをさらに含み、第１の非多孔性領域は、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域の間に配置されている。

【0044】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から約１００μｍ以上離れていない位置にある。

【0045】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の厚みの中心から少なくとも約２５μｍ離れた位置にある。

【0046】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、ＹＡＧ領域の第１の表面もしくはＹＡＧ領域の第２の表面、またはその付近に位置している。

【0047】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、多孔性領域とほぼ同じ大きさである。

【0048】

ある実施形態では、第１の多孔性領域は、厚みが約１０μｍ〜約４００μｍの範囲にある。

【0049】

ある実施形態では、ＹＡＧ領域またはその前駆体の中の有機分子を揮発させることによって、第１の多孔性領域が得られる。

【0050】

ある実施形態では、放射性セラミックは、約４５５ｎｍの波長を有する光にさらされたとき、少なくとも約０．８０の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。

【0051】

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、放射性セラミックを形成する方法であって、組立体を焼結させることを含み、この組立体は、第１の非ドープ層の片側に配置されたドープ層を含み、ドープ層は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、ＹＡＧ前駆体、またはこれらの組み合わせと、ドーパントとを含み、ドープ層は、厚みが約１０μｍ〜約２００μｍの範囲にあり；第１の非ドープ層は、ＹＡＧ、ＹＡＧ前駆体、またはこれらの組み合わせを含み、第１の非ドープ層は、厚みが約４０μｍ〜約８００μｍの範囲にあり；上のプロセス中に、ドープ層中のドーパントの少なくとも約３０％がドープ層から拡散する、放射性セラミックを形成する方法を含む。

【0052】

ある実施形態では、ドープ層は、第１の非ドープ層と、ＹＡＧ、ＹＡＧ前駆体、またはこれらの組み合わせを含む第２の非ドープ層との間に配置され、第１の非ドープ層および第２の非ドープ層は、それぞれ独立して、厚みが約４０μｍ〜約４００μｍの範囲にある。

【0053】

ある実施形態では、ドープ層中のドーパントの少なくとも一部が、焼結中に第１の非ドープ層および第２の非ドープ層両方に拡散する。

【0054】

ある実施形態では、ドープ層中のドーパントの約８０％以下が、このプロセス中にドープ層から拡散する。

【0055】

ある実施形態では、ドープ層は、厚みが約４０μｍ〜約８０μｍの範囲にある。

【0056】

ある実施形態では、第１の非ドープ層の厚みは、第２の非ドープ層の厚みとほぼ同じであり、第１の非ドープ層の厚みおよび第２の非ドープ層の厚みは、両方ともドープ層の厚みより大きい。

【0057】

ある実施形態では、第１の非ドープ層の厚みは、第２の非ドープ層の厚みより小さく、第２の非ドープ層の厚みは、ドープ層の厚みより大きいか、または等しい。

【0058】

ある実施形態では、組立体は、合計厚みが約１００μｍ〜約１ｍｍの範囲にある。

【0059】

ある実施形態では、ドープ層は、約０．１原子％〜約５原子％を含む。

【0060】

ある実施形態では、ドープ層中のドーパントのうち第１の量が、このプロセス中に第１の非ドープ層へと拡散し、ドープ層中のドーパントのうち第２の量が、このプロセス中に第２の非ドープ層に拡散し、ドーパントの第１の量とドーパントの第２の量の比率が、約４：１〜約１：４の範囲にある。

【0061】

ある実施形態では、ドーパントの第１の量は、ドーパントの第２の量とほぼ同じである。

【0062】

ある実施形態では、組立体を焼結させることは、約１０００℃〜約１９００℃の範囲の温度で少なくとも約２時間、組立体を加熱することを含む。

【0063】

ある実施形態では、この温度は、約１３００℃〜約１８００℃の範囲にある。

【0064】

ある実施形態では、組立体をこの温度で少なくとも約５時間加熱する。

【0065】

ある実施形態では、組立体をこの温度で約２０時間以下の時間加熱する。

【0066】

ある実施形態では、ドープ層または第１の非ドープ層のうち、少なくとも１つが有機粒子を含む。

【0067】

ある実施形態では、有機粒子は、ポリマーを含む。

【0068】

ある実施形態では、有機粒子は、最大直径が約０．５μｍ〜約５０μｍの範囲にある。

【0069】

ある実施形態では、ドープ層および第１の非ドープ層のうち、少なくとも１つが、約０．５体積％〜約８０体積％の範囲の量の有機粒子を含む。

【0070】

ある実施形態では、ドープ層は有機粒子を含む。ある実施形態では、第１の非ドープ層は、有機粒子を含む。ある実施形態では、組立体のそれぞれの層は、有機粒子を含む。ある実施形態では、組立体中の少なくとも１つの層は、有機粒子を実質的に含まない。

【0071】

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、本明細書に開示するいずれかの方法によって作られる放射性セラミックを含む。

【0072】

ある実施形態では、放射性セラミックは、約４５５ｎｍの波長を有する光にさらされたとき、少なくとも約０．８０の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。

【0073】

本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、青色の光を発するような構造の光源と、本明細書に開示するいずれかの放射性セラミックとを含み、放射性セラミックが青色の光の少なくとも一部を受け取るような構成である、発光装置を含む。

【0074】

請求項１〜５５および７９のいずれか１項に記載の放射性セラミックを青色の光にさらすことを含む、光を作る方法。

【図面の簡単な説明】

【0075】

【図1】図１Ａ〜Ｃは、放射性セラミックの非限定例を示す。

【0076】

【図2】図２は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚み方向に沿ったドーパント濃度プロフィールの従来例を示すグラフである。

【0077】

【図3】図３は、本発明の範囲内にあるドーパントの濃度勾配の一実施形態を示すグラフである。

【0078】

【図4】図４は、これもまた本発明の範囲内にあるドーパントの濃度勾配の別の実施形態を示すグラフである。

【0079】

【図5】図５Ａ〜Ｂは、本明細書に開示する方法によって焼結されてもよい組立体の一実施形態を示す。

【0080】

【図6】図６Ａ〜Ｂは、本明細書に開示する方法によって焼結されてもよい組立体の別の実施形態を示す。

【0081】

【図7】図７は、積層を含む、放射性セラミックを形成する一実施形態の調製フロー図を示す。

【0082】

【図8】図８は、本明細書に開示する放射性セラミックを備えていてもよい発光装置の一例である。

【0083】

【図9】図９は、内部量子効率（ＩＱＥ）をどのように決定することができるかについての一例である。

【0084】

【図10】図１０は、実施例５のサンプル１のＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）結果を示す。

【0085】

【図11】図１１は、実施例５のサンプル２のＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）結果を示す。

【0086】

【図12】図１２は、実施例５のサンプル３のＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）結果を示す。

【0087】

【図13】図１３は、０．２〜１．２５原子％の範囲のさまざまなドーパント濃度（Ｃｅ）を有するサンドイッチ構造を有するサンプルにおいて、発光層の厚みに伴うＩＱＥの変動を示す。

【0088】

【図14】図１４は、１．２５〜２．０原子％の範囲のさまざまなドーパント濃度（Ｃｅ）を有するサンドイッチ構造を有するサンプルにおいて、発光層の厚みに伴うＩＱＥの変動を示す。

【0089】

【図15】図１５は、サンドイッチ構造を有するＹＡＧ：Ｃｅセラミックにおいて、ドーパント（Ｃｅ）濃度に伴うＩＱＥ変動を示すグラフである。

【0090】

【図16】図１６は、異なるドーパント（Ｃｅ）濃度を有する複数のドープされたシートを焼結させる前の構造の比較例を示す。

【0091】

【図17】図１７は、実施例１０のサンプルについて、ルミネッセンスの強度対波長を示す。

【0092】

【図18】図１８は、定量分析のために異なるＣｅ＋濃度を有する標準的なサンプルを用いることによって、Ｃｅ＋濃度を変化させたときのセリウムイオン強度（Ｃｅ＋／Ｙ＋）の比率を得て、これを原子パーセント単位でプロットした校正曲線を示す。

【0093】

【図19】図１９は、実施例１２のサンプル７について、発光領域を通るＣｅの拡散率％（厚み［μｍ］方向に沿ったＣｅ濃度［％］）を示すそれぞれのＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールを示す。

【0094】

【図20】図２０は、実施例１２のサンプル６について、発光領域を通るＣｅの拡散率％（厚み［μｍ］方向に沿ったＣｅ濃度［％］）を示すそれぞれのＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールを示す。

【0095】

【図21】図２１は、実施例１２のサンプル５について、発光領域を通るＣｅの拡散率％（厚み［μｍ］方向に沿ったＣｅ濃度［％］）を示すそれぞれのＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールを示す。

【0096】

【図22】図２２は、実施例１２のサンプル８について、発光領域を通るＣｅの拡散率％（厚み［μｍ］方向に沿ったＣｅ濃度［％］）を示すそれぞれのＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールを示す。

【0097】

【図23】図２３は、実施例１２のサンプル９について、発光領域を通るＣｅの拡散率％（厚み［μｍ］方向に沿ったＣｅ濃度［％］）を示すそれぞれのＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールを示す。

【0098】

【図24】図２４は、実施例１２のサンプル１０について、発光領域を通るＣｅの拡散率％（厚み［μｍ］方向に沿ったＣｅ濃度［％］）を示すそれぞれのＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールを示す。

【0099】

【図25】図２５Ａ〜Ｃは、１つ以上の多孔性領域を有する放射性セラミックの非限定例を示す。

【0100】

【図26】図２６は、放射性セラミックの色度の角度依存性を測定する設定を示す。

【0101】

【図27】図２７は、色度の角度依存性を測定した結果を示す。四角は、実施例１５で調製した放射性セラミックの測定結果をあらわす。丸は、実施例１１で調製した放射性セラミックの測定結果をあらわす。

【発明を実施するための形態】

【0102】

本明細書には、少なくとも１つの寸法に沿ったドーパントの濃度勾配を含むことによって優れた内部量子効率を与えることができる放射性セラミック材料が開示されている。驚くべきことに、出願人は、特定の条件下で、あるドーパント濃度プロフィールが優れた内部量子効率を与えることを発見した。放射性セラミックは、場合により、１つ以上の多孔性領域を含んでいてもよい。また、本明細書には、あるドーパント濃度プロフィールを含む放射性セラミックを製造する方法も開示されている。それに加え、本明細書は、放射性セラミック材料を含む発光装置と、放射性セラミック材料を用いる方法を含む。

【0103】

（放射性セラミック）
本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）領域と、このＹＡＧ領域の厚み方向に沿って濃度勾配を有するドーパントとを含む放射性セラミックを含む。放射性セラミックは、たとえば、組立体を焼結させることによって調製されてもよい。したがって、「放射性セラミック」は、一般的に、発光目的に使用可能な最終的な放射性材料を記述するものであり、一方、「組立体」は、焼結して放射性セラミックを生成し得るコンポジットである。以下にさらに詳細に記載するように、組立体を焼結させることは、最終的な放射性セラミックの内部でドーパントの濃度勾配を生成するようにドーパントを拡散させる方法の１つである。

【0104】

放射性セラミックは、「ＹＡＧ領域の厚み」方向に沿ってドーパントの濃度勾配を含んでいてもよい。図１Ａ〜Ｃは、放射性セラミックのさまざまな非限定例について、ｚ軸に沿ったＹＡＧ領域の厚みを示す。図１Ａは、放射性セラミックの非限定例を示す。放射性セラミック１００は、イットリウムアルミニウムガーネットホスト材料の中の分布がほぼ均一の放射性ドーパント材料を含んでいてもよく、それぞれ、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に沿って、長さ、幅、厚みを含む。ある実施形態では、ＹＡＧ領域の厚みとは、放射性セラミックの最も小さな寸法である。たとえば、放射性セラミックは、長さおよび幅が約１ｍｍに等しく、厚みが約１００μｍであってもよい。ある実施形態では、厚みは、最も小さな寸法ではない。もちろん、多くの他の幾何形状が本発明の範囲内にあり、図１Ａに描かれる一般的な直方体形状に限定されない。たとえば、放射性セラミックは、円柱形、立方体などであってもよい。さらに、放射性セラミックが、明確に規定される縁または特定数の面を含む対称形である必要はない。

【0105】

図１Ｂは、放射性セラミックの別の実施形態を示す。放射性セラミック１１０は、ほぼ均一に分散したイットリウムアルミニウムガーネットを含んでいてもよく、円柱形または円板状の幾何形状を有していてもよい。放射性セラミック１１０は、ｚ軸方向に沿った厚みを有する。

【0106】

図１Ｃは、放射性セラミック全体にわたってイットリウムアルミニウムガーネットの分散がほぼ均一ではない放射性セラミックのある実施形態を示す。放射性セラミック１１５は、２つの非ＹＡＧ領域１３０および１４０（たとえば、酸化アルミニウムからなる領域）に挟まれた放射性イットリウムアルミニウムガーネット領域１２０を含む。界面１５０は、放射性イットリウムアルミニウムガーネット領域１２０と非ＹＡＧ領域１４０の間の界面である。同様に、界面１６０は、放射性イットリウムアルミニウムガーネット領域１２０と非ＹＡＧ領域１３０の間の界面である。この実施形態では、イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みには、非ＹＡＧ領域１３０および１４０の部分が含まれない。イットリウムアルミニウムガーネット領域１２０の厚みは、ｚ軸に沿って表面１５０から表面１６０までの間である。したがって、イットリウムアルミニウムガーネット領域１２０の厚みは、放射性セラミック１１５の厚みよりも小さい。

【0107】

図２は、放射性イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚み方向に沿ったドーパント濃度プロフィールの従来例を示すグラフである。水平方向の軸は、放射性イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚み方向に沿った（たとえば、図１Ａに示される放射性セラミック１００のｚ軸に沿った）位置である。水平方向の軸に沿った位置「０」は、放射性層の第１の表面（たとえば、放射性セラミック１００の底面）であろう。水平方向の軸に沿った位置「１／２Ｌ」は、厚み方向に沿った中点（たとえば、放射性セラミック１００の厚み方向に沿ったほぼ中心）であろう。水平方向の軸に沿った位置「Ｌ」は、放射性層の厚み方向に沿って第１の表面と反対側にある放射性層の第２の表面（たとえば、放射性セラミック１００の上面）であろう。したがって、第１の表面と第２の表面は、厚み方向に沿って反対側にある（たとえば、ｚ軸に沿って、放射性セラミック１００の底面は上面と反対側にある）。

【0108】

その一方で、図２の垂直軸は、厚み方向に沿った所与の位置でのドーパント濃度である。この従来技術のドーパント濃度プロフィールには、いくつかの顕著な特徴がある。第１に、この例は、一般的に、厚み方向に沿って実質的に一定のドーパント濃度プロフィールを含む（すなわち、その傾きが、厚み全体にわたってほぼ０である）。第２に、このドーパント濃度プロフィールは、厚みの実質的にすべてにわたってみられる最大ドーパント濃度（Ｃ_ｍａｘ）を有する。第３に、最小ドーパント濃度（Ｃ_ｍｉｎ）は、最大ドーパント濃度とほぼ同じである。第４に、ドーパント濃度は、厚みの実質的にすべてにわたって、最大ドーパント濃度の半値よりも大きい。言い換えると、実質的に一定のドーパント濃度プロフィールは、最大ドーパント濃度の半値（Ｃ_{ｍａｘ／２}）を含まない。

【0109】

図３は、本発明の範囲内にあるドーパントの濃度勾配の一実施形態を示すグラフである。最大ドーパント濃度は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の第１の表面またはその付近に位置しており、一方、最小ドーパント濃度は、厚み方向に沿って第１の表面とは反対側にある第２の表面またはその付近に位置している。また、最大ドーパント濃度の半値は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心またはその付近に位置している。

【0110】

図２の実質的に一定のドーパント濃度プロフィールとは対照的に、図３に示されたドーパントの濃度勾配は、ゼロではない値を含むさまざまな傾きを有する。本明細書で使用する場合、「傾き」との用語は、厚み方向（たとえば、図２の水平軸）に沿った位置の変化に対する濃度変化の比率を意味する。ドーパント濃度を、連続的な関数ｆ（ｘ）によって合理的にあらわすことができる場合、その傾きは、この関数の導関数から決定されてもよい。一例として、図３において、約１／２Ｌ（または、ほぼ最大ドーパント濃度の半値）での傾きの絶対値は、最大ドーパント濃度をイットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みで割ったおおよその値（Ｃ_ｍａｘ／Ｌ）より大きい。

【0111】

図４は、これもまた本発明の範囲内にあるドーパントの濃度勾配の別の実施形態を示すグラフである。最大ドーパント濃度は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心またはその付近に位置しており、一方、最小ドーパント濃度は、厚み方向に沿って対向する側面である第１の表面および第２の表面、またはその付近に位置している。また、２個の最大ドーパント濃度の半値が、Ｌのほぼ４分の１（すなわち、１／４Ｌ）から４分の３のところに位置している。この実施形態では、最大ドーパント濃度の半値は、両方ともほぼ同じ大きさの傾きを有する。さらに、ドーパントの濃度勾配は、厚みの実質的にすべてにわたって、ドーパント濃度についてゼロではない値（または検知できる量よりも大きな値）を示す。

【0112】

図４に示す実施形態のドーパントの濃度勾配は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心に対してほぼ対称形でもある。言い換えると、ドーパント濃度勾配を、連続的な関数ｆ（ｘ）によって合理的にあらわすことができる場合、ｆ（１／２Ｌ−ｚ）は、０≦ｚ≦１／２Ｌのときにｆ（１／２Ｌ＋ｚ）とほぼ同じであろう。さらに、ドーパントの濃度勾配は、１個のピークによって特徴づけられてもよい。このピークは、約１／２Ｌの半値全幅（たとえば、厚み方向に沿って２つの最大ドーパント濃度の半値間の距離）を有する（すなわち、３／４Ｌ−１／４Ｌ）。

【0113】

ドーパントの濃度勾配を特徴づけるのに使用可能な別の特徴は、平均ドーパント濃度である。平均ドーパント濃度は、厚み全体にわたって均一に分布した一連の濃度を合計し、この合計を、合計するのに使用した濃度の合計数で割ることによって決定されてもよい。または、ドーパントの濃度勾配を連続的な関数ｆ（ｘ）によって合理的にあらわすことができる場合、平均ドーパント濃度は、
［式１］

と等しくてもよい。単純な例として、図２で示すプロフィールについて、平均ドーパント濃度は、最大ドーパント濃度であろう。これとは対照的に、図３も図４も、最大ドーパント濃度より小さな平均濃度プロフィールを示す。

【0114】

当業者には理解されるように、図２〜４は、ドーパント濃度プロフィールを単純化した図をあらわす。これらのプロフィールを実験結果と比較するとき、さまざまな因子が考慮されるべきである。たとえば、測定したドーパント濃度をゆがめてしまうノイズを把握する必要があるだろう。当該技術分野で既知のさまざまな方法を用い、このゆがみを減らすためにデータ操作（たとえば、フーリエ変換、測定値の平均化など）を行うことが必要な場合がある。同様に、この材料の表面効果または小さな欠陥に起因して、さらなるゆがみが生じることがある。当業者は、これらのゆがみを認識することができ、これらの差が、本明細書に開示するような図示されているドーパントの濃度勾配と区別されるような特徴ではないことを理解するだろう。
最大ドーパント濃度

【0115】

（最大ドーパント濃度）
放射性セラミックのいくつかの実施形態は、最大ドーパント濃度を含むドーパントの濃度勾配を含む。出願人らは、最大ドーパント濃度が内部量子効率と相関関係にありそうだということを発見した。任意の特定の理論によって束縛されないが、最大ドーパント濃度が高いと、効率を下げる過度の消光が生じると考えられる。さらに、最大ドーパント濃度が低いと、光子を生成する能力を制限するという観点で、放射性中心の数が減るため、効率が下がる。

【0116】

したがって、ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、約０．１原子％（ａｔ％）〜約１原子％の範囲にある。最大ドーパント濃度は、たとえば、少なくとも約０．１原子％；少なくとも約０．２原子％；少なくとも約０．２５原子％；少なくとも約０．２７５原子％；少なくとも約０．２８原子％；または少なくとも約０．３原子％であってもよい。最大ドーパント濃度は、たとえば、約１原子％以下；約０．７５原子％以下；約０．５原子％以下；約０．４原子％以下；または約０．３原子％以下であってもよい。

【0117】

最大ドーパント濃度は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚み方向に沿った１つ以上の位置にあってもよい。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、第１の表面および厚み方向に反対側にある第２の表面から離れた位置にある。たとえば、最大ドーパント濃度は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚み方向に沿って、厚みのほぼ４分の１からほぼ４分の３の間に位置していてもよい。一例として、イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みが約１００μｍである場合、最大ドーパント濃度は、厚み方向に沿って約２５μｍ〜約７５μｍの間に位置していてもよい。

【0118】

最大ドーパント濃度は、ある実施形態では、厚み方向に沿って厚みの少なくとも３分の１の位置；少なくとも約８分の３の位置、少なくとも約５分の２の位置；少なくとも約７分の３の位置；または少なくとも約９分の４の位置にあってもよい。最大ドーパント濃度は、ある実施形態では、厚み方向に沿って厚みの約３分の２以下；約８分の５以下；約５分の３以下；約７分の４以下；または約９分の５以下の位置にあってもよい。

【0119】

最大ドーパント濃度は、厚み方向に沿って、中点から特定の距離以上離れていない位置にあってもよい。一例として、最大ドーパント濃度は、厚み方向に沿って中点から約２５０μｍ以上離れていない位置にあってもよい。最大ドーパント濃度は、ある実施形態では、厚み方向に沿って中点から約２００μｍ以上離れていない位置；約１００μｍ以上離れていない位置；約５０μｍ以上離れていない位置；約２５μｍ以上離れていない位置；または約１０μｍ以上離れていない位置にあってもよい。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、ある実施形態では、厚み方向に沿って中点から厚みの約８分の３以上離れていない位置；約４分の１以上離れていない位置；約５分の１以上離れていない位置；約８分の１以上離れていない位置；または約１０分の１以上離れていない位置にあってもよい。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心またはその付近に位置している。

【0120】

最大ドーパント濃度は、ある実施形態では、第１の表面または第２の表面から特定の距離以上離れていない位置にあってもよい。最大ドーパント濃度は、ある実施形態では、第１の表面または第２の表面から約２００μｍ以上離れていない位置；第１の表面または第２の表面から約１００μｍ以上離れていない位置；第１の表面または第２の表面から約５０μｍ以上離れていない位置；第１の表面または第２の表面から約２５μｍ以上離れていない位置；または第１の表面または第２の表面から約１０μｍ以上離れていない位置にあってもよい。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、第１の表面または第２の表面またはその付近に位置している。

【0121】

（最大ドーパント濃度の第１の半値）
ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第１の半値も含んでいてもよい。最大ドーパント濃度の半値とは、特定の放射性セラミックについて、最大ドーパント濃度の半分であるドーパント濃度を指す。たとえば、一実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度が約０．５原子％であり、最大ドーパント濃度の半値が約０．２５原子％であってもよい。

【0122】

最大ドーパント濃度の第１の半値は、ある実施形態では、厚み方向に沿って第１の表面および第２の表面から特定の距離離れたところにあってもよい。最大ドーパント濃度の第１の半値は、たとえば、第１の表面および第２の表面から少なくとも１０μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約２５μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約５０μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約１００μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約２００μｍ離れた位置；または第１の表面および第２の表面から少なくとも約２５０μｍ離れた位置にあってもよい。最大ドーパント濃度の第１の半値は、たとえば、第１の表面および第２の表面から厚みの少なくとも１０分の１；第１の表面および第２の表面から厚みの少なくとも約８分の１；第１の表面および第２の表面から厚みの少なくとも約５分の１；第１の表面および第２の表面から厚みの少なくとも約４分の１；または第１の表面および第２の表面から厚みの少なくとも約８分の３の位置にあってもよい。

【0123】

さらに、最大ドーパント濃度の第１の半値は、最大ドーパント濃度から特定の距離離れたところにあってもよい。最大ドーパント濃度の第１の半値は、たとえば、最大ドーパント濃度から少なくとも１０μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約２５μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約５０μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約１００μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約２００μｍ離れた位置；または最大ドーパント濃度から少なくとも約２５０μｍ離れた位置にあってもよい。最大ドーパント濃度の第１の半値は、たとえば、最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも１０分の１；最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約８分の１；最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約５分の１；最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約４分の１；または最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約８分の３の位置にあってもよい。

【0124】

ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第１の半値またはその付近に第１の傾きを含む。第１の傾きの絶対値は、たとえば、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約８分の１（すなわち、Ｃ_ｍａｘを８Ｌで割ったもの）から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約２倍までの範囲にあってもよい。一例として、最大ドーパント濃度が約０．２原子％であり、厚みが約１００μｍである場合、第１の傾きの絶対値は、約０．０００２５原子％／μｍ〜約０．００４原子％／μｍの範囲であろう。

【0125】

第１の傾きの絶対値は、たとえば、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約４分の１；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約８分の３；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約半分；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約４分の３；または少なくとも最大ドーパント濃度を厚みで割った値とほぼ同じであってもよい。

【0126】

第１の傾きの絶対値は、たとえば最大ドーパント濃度を厚みで割ったおおよその値以下；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約４分の３以下；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約２分の１以下；または最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約８分の３以下であってもよい。

【0127】

さらに、第１の傾きの絶対値は、特定の数値範囲内にあってもよい。たとえば、第１の傾きの絶対値は、約０．００１原子％／μｍ〜約０．００４原子％／μｍの範囲であってもよい。第１の傾きの絶対値は、ある実施形態では、少なくとも約０．０００１原子％／μｍ；少なくとも約０．０００５原子％／μｍ；少なくとも約０．００１原子％／μｍ；少なくとも約０．００１５原子％／μｍ；または少なくとも約０．００２原子％／μｍであってもよい。第１の傾きの絶対値は、ある実施形態では、約０．００６原子％／μｍ以下；約０．００５原子％／μｍ以下；約０．００４原子％／μｍ以下；または約０．００３原子％／μｍ以下であってもよい。

【0128】

（最大ドーパント濃度の第２の半値）
ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第２の半値も含んでいてもよい。最大ドーパント濃度の第２の半値は、ある実施形態では、厚み方向に沿って第１の表面および第２の表面から離れた特定の距離にあってもよい。最大ドーパント濃度の第２の半値は、たとえば、第１の表面および第２の表面から少なくとも１０μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約２５μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約５０μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約１００μｍ離れた位置；第１の表面および第２の表面から少なくとも約２００μｍ離れた位置；または第１の表面および第２の表面から少なくとも約２５０μｍ離れた位置にあってもよい。最大ドーパント濃度の第２の半値は、たとえば、第１の表面および第２の表面から厚みの少なくとも１０分の１離れた位置；少なくとも約８分の１離れた位置；少なくとも約５分の１離れた位置；少なくとも約４分の１離れた位置；または少なくとも約８分の３離れた位置にあってもよい。

【0129】

最大ドーパント濃度の第２の半値は、たとえば、最大ドーパント濃度から少なくとも１０μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約２５μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約５０μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約１００μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度から少なくとも約２００μｍ離れた位置；または最大ドーパント濃度から少なくとも約２５０μｍ離れた位置にあってもよい。最大ドーパント濃度の第２の半値は、たとえば、最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも１０分の１離れた位置；最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約８分の１離れた位置；最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約５分の１離れた位置；最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約４分の１離れた位置；または最大ドーパント濃度から厚みの少なくとも約８分の３離れた位置にあってもよい。

【0130】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第２の半値は、厚み方向に沿って、最大ドーパント濃度の第１の半値から少なくとも特定の距離離れたところにある。最大ドーパント濃度の第２の半値は、たとえば、最大ドーパント濃度の第１の半値から少なくとも１０μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度の第１の半値から少なくとも約２５μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度の第１の半値から少なくとも約５０μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度の第１の半値から少なくとも約１００μｍ離れた位置；最大ドーパント濃度の第１の半値から少なくとも約２００μｍ離れた位置；または最大ドーパント濃度の第１の半値から少なくとも約２５０μｍ離れた位置にあってもよい。最大ドーパント濃度の第２の半値は、たとえば、最大ドーパント濃度の第１の半値から厚みの少なくとも１０分の１離れた位置；最大ドーパント濃度の第１の半値から厚みの少なくとも約８分の１離れた位置；最大ドーパント濃度の第１の半値から厚みの少なくとも約５分の１離れた位置；最大ドーパント濃度の第１の半値から厚みの少なくとも約４分の１離れた位置；または最大ドーパント濃度の第１の半値から厚みの少なくとも約８分の３離れた位置にあってもよい。

【0131】

ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、最大ドーパント濃度の第２の半値またはその付近に第２の傾きを含む。第２の傾きの絶対値は、たとえば、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約８分の１（すなわち、Ｃ_ｍａｘを８Ｌで割ったもの）から、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約２倍までの範囲にあってもよい。一例として、最大ドーパント濃度が約０．２原子％であり、厚みが約１００μｍである場合、第２の傾きの絶対値は、約０．０００２５原子％／μｍ〜約０．００４原子％／μｍの範囲であろう。

【0132】

第２の傾きの絶対値は、たとえば、最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約４分の１；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約８分の３；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約半分；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の少なくとも約４分の３；または最大ドーパント濃度を厚みで割った値と少なくともほぼ同じであってもよい。

【0133】

第２の傾きの絶対値は、たとえば最大ドーパント濃度を厚みで割ったおおよその値以下；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約４分の３以下；最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約２分の１以下；または最大ドーパント濃度を厚みで割った値の約８分の３以下であってもよい。

【0134】

さらに、第２の傾きの絶対値は、特定の数値範囲内にあってもよい。たとえば、第２の傾きの絶対値は、約０．００１原子％／μｍ〜約０．００４原子％／μｍの範囲であってもよい。第２の傾きの絶対値は、ある実施形態では、少なくとも約０．０００１原子％／μｍ；少なくとも約０．０００２原子％／μｍ；少なくとも約０．０００５原子％／μｍ；少なくとも約０．００１原子％／μｍ；または少なくとも約０．００２原子％／μｍであってもよい。第２の傾きの絶対値は、ある実施形態では、約０．０１原子％／μｍ以下；約０．００８原子％／μｍ以下；約０．００４原子％／μｍ以下；約０．００２原子％／μｍ以下；または約０．００１原子％／μｍ以下であってもよい。

【0135】

ある実施形態では、第１の傾きの絶対値は、第２の傾きの絶対値とほぼ同じである。

【0136】

飛行時間型二次イオン質量分析を使用し、たとえば、それぞれの対象点でのドーパント濃度、厚みまたは距離／位置と、それぞれの対象点で得られる傾きを決定することができる。

【0137】

（他の特徴）
イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、特に限定されない。ある実施形態では、イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、約１００μｍ〜約１ｍｍの範囲にある。イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、たとえば、少なくとも約１００μｍ；少なくとも約１５０μｍ；少なくとも約２００μｍ；少なくとも約２５０μｍ；少なくとも約４００μｍ；または少なくとも約５００μｍであってもよい。イットリウムアルミニウムガーネット領域の厚みは、たとえば、約１ｍｍ以下；約９００μｍ以下；約８００μｍ以下；約７５０μｍ以下；約６００μｍ以下；または約５００μｍ以下であってもよい。

【0138】

ドーパントの濃度勾配のいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心またはその付近の点を基準として、ほぼ対称形である（たとえば、図４に示されるように）。ドーパントの濃度勾配のいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心またはその付近の点を基準として、ほぼ非対称形である（たとえば、図３に示されるように）。他の実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心から離れた点に対し、たとえば、Ｃ_ｍａｘが０〜１／２Ｌ、たとえば、１／４Ｌ、または別の実施形態ではＣ_ｍａｘが１／２Ｌ〜Ｌ、たとえば、３／４Ｌの点を基準として、非対称形であってもよい（図示せず）。

【0139】

ドーパントの濃度勾配は、ある実施形態では、厚みの実質的にすべてにわたってゼロではないドーパント濃度を含んでいてもよい。すなわち、ドーパント濃度は、厚みの実質的にすべてにわたって０より大きい。ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、厚みの実質的にすべてにわたってルミネッセンスを生成するのに有効なドーパント濃度を含んでいてもよい。

【0140】

ドーパントの濃度勾配は、特定の半値全幅を有するピークを含んでいてもよい。たとえば、半値全幅は、約５０μｍ〜約５００μｍの範囲にあってもよい。半値全幅は、たとえば、少なくとも約５０μｍ；少なくとも約７５μｍ；少なくとも約１００μｍ、少なくとも約１５０μｍ；または少なくとも約２００μｍであってもよい。半値全幅は、たとえば、約５００μｍ以下；約４００μｍ以下；約３００μｍ以下；約２５０μｍ以下；約２００μｍ以下；または約１５０μｍ以下であってもよい。ある実施形態では、半値全幅は、ＹＡＧ領域の厚みの少なくとも約１０分の１；ＹＡＧ領域の厚みの少なくとも約４分の１；ＹＡＧ領域の厚みの少なくとも約８分の１；ＹＡＧ領域の厚みの少なくとも約４分の１；またはＹＡＧ領域の厚みの少なくとも約８分の３であってもよい。ある実施形態では、半値全幅は、ＹＡＧ領域の厚みの約８分の５以下；ＹＡＧ領域の厚みの約２分の１以下；ＹＡＧ領域の厚みの約８分の３以下；またはＹＡＧ領域の厚みの約４分の１以下であってもよい。ある実施形態では、ドーパントの濃度勾配は、本質的に１個のピークからなる。

【0141】

さらに、ドーパントの濃度勾配は、厚み全体に沿った平均ドーパント濃度を特徴としてもよい。平均ドーパント濃度は、たとえば、約０．１原子％〜約０．５原子％の範囲にあってもよい。ある実施形態では、平均ドーパント濃度は、少なくとも約０．０５原子％；少なくとも約０．１原子％；少なくとも約０．２原子％；または少なくとも約０．２５原子％であってもよい。ある実施形態では、平均ドーパント濃度は、約１原子％以下；約０．５原子％以下；約０．４原子％以下；約０．３原子％以下；または約０．２５原子％以下であってもよい。最大ドーパント濃度と平均ドーパント濃度の比率は、たとえば、約５：１〜約１．５：１の範囲；約４：１〜約１．５：１の範囲；または約３：１〜約２：１の範囲にあってもよい。

【0142】

イットリウムアルミニウムガーネット領域に組み込んでドーパントの濃度勾配を形成してもよいドーパントの非限定例としては、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｃｒ、Ｙｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｙ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｌｕ、およびこれらの組み合わせがあげられる。ある実施形態では、ドーパントはＣｅである。一例として、ドープされたイットリウムアルミニウムガーネット領域は、式（Ｙ_１−ｘＣｅ_ｘ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２によってあらわされてもよい。

【0143】

上述のように、本明細書に開示する放射性セラミックの利点の１つは、優れた内部量子効率を示すことである。ある実施形態では、放射性セラミックは、約４５５ｎｍの波長を有する光にさらされたとき、少なくとも約０．８０の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。ある実施形態では、放射性セラミックは、約４５５ｎｍの波長を有する光にさらされたとき、少なくとも約０．８５の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。ある実施形態では、放射性セラミックは、約４５５ｎｍの波長を有する光にさらされたとき、少なくとも約０．９０の内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。

【0144】

（多孔性領域）
放射性セラミックは、場合により、１つ以上の多孔性領域（たとえば、０個、１個、２個、３個またはそれ以上の多孔性領域）を含んでいてもよい。任意の特定の理論によって束縛されないが、多孔性層を加えると、放射性セラミックの発光性の角度依存性が減ると考えられる。言い換えると、多孔性領域は、放射性セラミックの発光性において異方性を減らすだろう。

【0145】

ＹＡＧ領域内の１つ以上の多孔性領域の位置および大きさは、特に制限されない。ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の多孔性領域と、第１の非多孔性領域とを少なくとも含む。ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の多孔性領域と、第１の非多孔性領域と、第２の非多孔性領域とを含む。ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、第１の多孔性領域と、第２の多孔性領域と、第１の非多孔性領域とを含む。

【0146】

図２５Ａは、多孔性領域を含む放射性セラミックの一例である。多孔性層２５０５は、第１の非多孔性層２５１０と第２の非多孔性層２５１５の間に挟まれている。多孔性層２５０５、第１の非多孔性層２５１０、第２の非多孔性層２５１５は、それぞれＹＡＧホスト材料を含んでいてもよい（すなわち、これらの構成要素が合わさって放射性セラミックのＹＡＧ領域を形成する）。図２５Ａに示されるように、多孔性領域は、放射性セラミックの中心またはその付近に位置していてもよい。

【0147】

ある実施形態では、放射性セラミックは、第１の多孔性領域と、第２の多孔性領域とを含んでいてもよく、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域は、異なる孔体積率を有する。ある実施形態では、放射性セラミックは、第１の多孔性領域と、第２の多孔性領域とを含んでいてもよく、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域は、異なる平均孔径を有する。

【0148】

図２５Ｂは、異なる孔体積を有する複数の多孔性層を含む放射性セラミックの一例である。放射性セラミックは、第１の多孔性層２５２０を含み、第１の多孔性層は、第２の多孔性層２５２５よりも多孔性が低い（たとえば、低い平均孔径および／または低い孔体積率）。第１の多孔性層２５２０および第２の多孔性層２５２５は、両方とも第１の非多孔性層２５３０と第２の非多孔性層２５３５の間に配置されている。第１の多孔性層２５２０、第２の多孔性層２５２５、第１の非多孔性層２５３０、第２の非多孔性層２５３５は、それぞれＹＡＧホスト材料を含んでいてもよい（すなわち、これらの構成要素が合わさって放射性セラミックのＹＡＧ領域を形成する）。

【0149】

図２５Ｃは、異なる孔体積を有する複数の多孔性層を含む放射性セラミックの別の例である。放射性セラミックは、第１の多孔性層２５４０を含み、第１の多孔性層は、第２の多孔性層２５４５と第３の多孔性層２５５０の間に配置されている。第１の多孔性層２５４０は、第２の多孔性層２５４５および第３の多孔性層２５５０とは異なる多孔性を有していてもよい（たとえば、低い平均孔径および／または低い孔体積率）。ある実施形態では、第２の多孔性層２５４５と第３の多孔性層２５５０は、同じ多孔性を有する。ある実施形態では、第２の多孔性層２５４５と第３の多孔性層２５５０は、異なる多孔性を有する。第２の多孔性層２５４５および第３の多孔性層２５５０は、第１の非多孔性層２５５５と第２の非多孔性層２５６０の間に配置されていてもよい。第１の多孔性層２５４０、第２の多孔性層２５４５、第３の多孔性層２５５０、第１の非多孔性層２５５５、第２の非多孔性層２５６０は、それぞれＹＡＧホスト材料を含んでいてもよい（すなわち、これらの構成要素が合わさって放射性セラミックのＹＡＧ領域を形成する）。

【0150】

ある実施形態では、放射性セラミック内のＹＡＧ領域の実質的にすべてが多孔性である。すなわち、ＹＡＧ領域は、全体的に多孔性である。ある実施形態では、ＹＡＧ領域は、厚み方向に沿って均一の多孔性を有する。ある実施形態では、ＹＡＧ領域の多孔性は、厚み方向に沿って変化する。

【0151】

１つ以上の多孔性領域の中の孔の大きさは、特に制限されない。１つ以上の多孔性領域の平均孔径は、たとえば、少なくとも約０．５μｍ；少なくとも約１μｍ；少なくとも約２μｍ；少なくとも約４μｍ；または少なくとも約７μｍであってもよい。多孔性領域の平均孔径は、たとえば、約５０μｍ以下；約２５μｍ以下；約１０μｍ以下；または約７μｍ以下であってもよい。ある実施形態では、１つ以上の多孔性領域の孔の平均径は、約０．５μｍ〜約５０μｍの範囲にあってもよい。たとえば、平均孔径は、約４μｍであってもよい。上述のように、放射性セラミックは、それぞれ異なる平均孔径を有する２つ以上の多孔性領域を含んでいてもよい。

【0152】

１つ以上の多孔性領域の孔の体積パーセントも、さまざまであってもよい。１つ以上の多孔性領域の孔の体積パーセントは、たとえば、少なくとも約０．５％；少なくとも約１％；少なくとも約２％；少なくとも約４％；少なくとも約１０（％）；または少なくとも約２０％であってもよい。１つ以上の多孔性領域中の孔の体積パーセントは、たとえば、約８０％以下；約５０％以下；約３０％以下；約２０％以下；約１０％以下；または約８％以下であってもよい。ある実施形態では、１つ以上の多孔性領域中の孔の体積パーセントは、約０．５％〜約８０％の範囲であってもよい。たとえば、１つ以上の多孔性領域中の孔の体積パーセントは、約６％であってもよい。上述のように、放射性セラミックは、それぞれ異なる孔体積パーセントを有する２つ以上の多孔性領域を含んでいてもよい。

【0153】

上述のように、１つ以上の多孔性領域は、放射性セラミック中の層であってもよい（たとえば、図２５Ａに示す多孔性層２５０５）。１つ以上の多孔性層の厚みは、さまざまであってもよい。１つ以上の多孔性層（たとえば、１つ、２つ、３つまたはそれ以上の多孔性層）は、それぞれ独立して、厚みが約１０μｍ〜約８００μｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、１つ以上の多孔性層は、それぞれ独立して、厚みが約２０μｍ〜約４００μｍの範囲であってもよい。１つ以上の多孔性層は、たとえば、それぞれ独立して、厚みが少なくとも約１０μｍ；少なくとも約４０μｍ；少なくとも約８０μｍ；少なくとも約１００μｍ；または少なくとも約２００μｍであってもよい。１つ以上の多孔性層は、たとえば、それぞれ独立して、厚みが約４００μｍ以下；約３００μｍ以下；約２５０μｍ以下；約２００μｍ以下；約１５０μｍ以下；約１００μｍ以下；または約８０μｍ以下であってもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの多孔性層（たとえば、１つまたは２つの多孔性層）の厚みは、少なくとも１つの非多孔性層の厚みより小さいか、または等しくてもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの多孔性層（たとえば、１つまたは２つの多孔性層）の厚みは、少なくとも１つの非多孔性層の厚みより大きいか、または等しい。

【0154】

以下にさらに詳細に記載するように、１つ以上の多孔性層は、たとえば、組立体の少なくとも一部分に分散した有機粒子を含む組立体を焼結させることによって調製することができる。有機粒子を、たとえば、バインダー除去または焼結中に揮発させ、放射性セラミックの領域内に孔を作ってもよい。ドーパントとは異なり、有機粒子は、加熱したときに（拡散があるとしても）最小の拡散を示し、したがって、多孔性領域の位置は、有機粒子を含む組立体の層と相関関係にある。したがって、多孔性領域の孔の大きさ、孔体積パーセント、位置は、組立体中の有機粒子の大きさ、有機粒子の量、有機粒子の分布によって制御されてもよい。したがって、多孔性層および非多孔性層（もしあれば）の配置は、放射性セラミックを調製するために用いられる組立体の構造を変えることによって、簡単に変動させることができる。さらに、上述のように、組立体の層のドーパント濃度を同じように変化させ、望ましいドーパントおよび多孔性分布を得ることができる。

【0155】

非多孔性領域は、実質的に孔を含まなくてもよい。非多孔性領域の孔の体積パーセントは、たとえば、約０．０５％以下；約０．０１％以下；または約０．００１％以下であってもよい。

【0156】

上述のように、１つ以上の非多孔性領域は、放射性セラミック中の層であってもよい（たとえば、図２５Ａに示す第１の非多孔性層２５１０）。１つ以上の非多孔性層の厚みは、さまざまであってもよい。１つ以上の非多孔性層（たとえば、１つ、２つ、３つまたはそれ以上の非多孔性層）は、それぞれ独立して、厚みが約１０μｍ〜約８００μｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、１つ以上の非多孔性層は、それぞれ独立して、厚みが約２０μｍ〜約４００μｍの範囲であってもよい。１つ以上の非多孔性層は、たとえば、それぞれ独立して、厚みが少なくとも約１０μｍ；少なくとも約４０μｍ；少なくとも約８０μｍ；少なくとも約１００μｍ；または少なくとも約２００μｍであってもよい。１つ以上の非多孔性層は、たとえば、それぞれ独立して、厚みが約４００μｍ以下；約３００μｍ以下；約２５０μｍ以下；約２００μｍ以下；約１５０μｍ以下；約１００μｍ以下；または約８０μｍ以下であってもよい。

【0157】

放射性セラミック中の１つ以上の多孔性領域の位置は、場合により、放射性セラミック内で対称的な構造を有していてもよい。たとえば、図２５Ａは、（ｉ）第１の非多孔性層２５１０の厚みが、第２の非多孔性層２５１５の厚みとほぼ同じであり、（ｉｉ）多孔性が多孔性層２５０５内でほぼ均一である、対称形の放射性セラミックを示す。ある実施形態では、放射性セラミック中の１つ以上の多孔性領域は、放射性セラミック内で非対称的な構造を有していてもよい。たとえば、図２５Ｂは、第１の多孔性層２５２０と第２の多孔性層２５２５が少なくとも異なる多孔性を有しているため、非対称形の放射性セラミックを示す。

【0158】

さらに、少なくとも１つの多孔性領域は、厚み方向に沿って中点から特定の距離以上離れていない位置にあってもよい。一例として、少なくとも１つの多孔性領域は、厚み方向に沿って中点から約２５０μｍ以上離れていない位置にあってもよい。少なくとも１つの多孔性領域は、ある実施形態では、厚み方向に沿って中点から約２００μｍ以上離れていない位置；約１００μｍ以上離れていない位置；約５０μｍ以上離れていない位置；約２５μｍ以上離れていない位置；または約１０μｍ以上離れていない位置にあってもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの多孔性領域は、厚み方向に沿って中点から厚みの約８分の３以上離れていない位置；厚み方向に沿って中点から厚みの約４分の１以上離れていない位置；厚み方向に沿って中点から厚みの約５分の１以上離れていない位置；厚み方向に沿って中点から厚みの約８分の１以上離れていない位置；または厚み方向に沿って中点から厚みの約１０分の１以上離れていない位置にあってもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの多孔性領域は、イットリウムアルミニウムガーネット領域の中心またはその付近に位置している。

【0159】

少なくとも１つの多孔性層は、ある実施形態では、第１の表面または第２の表面から特定の距離以上離れていない位置にあってもよい。少なくとも１つの多孔性領域は、ある実施形態では、第１の表面または第２の表面から約２００μｍ以上離れていない位置；第１の表面または第２の表面から約１００μｍ以上離れていない位置；第１の表面または第２の表面から約５０μｍ以上離れていない位置；第１の表面または第２の表面から約２５μｍ以上離れていない位置；または第１の表面または第２の表面から約１０μｍ以上離れていない位置にあってもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの多孔性領域は、第１の表面もしくは第２の表面、またはその付近に位置している。ある実施形態では、第１の多孔性領域は、第１の表面またはその付近に位置しており、第２の多孔性領域は、第２の表面またはその付近に位置している。

【0160】

ある実施形態では、少なくとも１つの非多孔性領域は、第１の表面または第２の表面またはその付近に位置している。ある実施形態では、第１の非多孔性領域は、第１の表面またはその付近に位置しており、第２の非多孔性領域は、第２の表面またはその付近に位置している。

【0161】

ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、非多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第１の半値は、非多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第１の半値は、多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第２の半値は、非多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度の第２の半値は、多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、多孔性層の中に位置しており、最大ドーパント濃度の第１の半値は、第１の非多孔性層の中に位置しており、最大ドーパント濃度の第２の半値は、第２の非多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、第１の多孔性層の中に位置しており、最大ドーパント濃度の第１の半値は、第２の多孔性層の中に位置しており、最大ドーパント濃度の第２の半値は、第３の多孔性層の中に位置している。ある実施形態では、最大ドーパント濃度は、第１の多孔性層の中に位置しており、最大ドーパント濃度の第１の半値は、第２の多孔性層の中に位置しており、最大ドーパント濃度の第２の半値は、第１の非多孔性層の中に位置している。

【0162】

（放射性セラミックを製造する方法）
本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、放射性セラミック、たとえば、上に開示したいずれかの放射性セラミックを形成する方法を含む。この方法は、非ドープ層の片側に配置されたドープ層を含む組立体を焼結させることを含んでいてもよい。

【0163】

図５Ａおよび５Ｂは、本明細書に開示する方法によって焼結されてもよい組立体の一実施形態を示す。図５Ａは、非ドープ層５２０の片側に配置されたドープ層５１０を有する組立体５００の側面図である。図５Ｂは、組立体５００の斜視図を示す。組立体５００は、たとえば、図３に示したものと同様のドーパント濃度勾配を得るのに適した条件下で構築し、焼結させてもよい。

【0164】

図６Ａおよび６Ｂは、本明細書に開示する方法によって焼結されてもよい組立体の別の実施形態を示す。図６Ａは、第１の非ドープ層６２０と第２の非ドープ層６３０との間にドープ層６１０を有する組立体６００の側面図である。図６Ｂは、組立体６００の斜視図を示す。組立体６００は、たとえば、図４に示したものと同様のドーパント濃度勾配を得るのに適した条件下で構築し、焼結させてもよい。

【0165】

組立体のドープ層は、イットリウムアルミニウムガーネット、イットリウムアルミニウムガーネット前駆体、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。イットリウムアルミニウムガーネット前駆体は、プロセス中にイットリウムアルミニウムガーネットを形成するであろう任意の成分であってもよい。一例として、イットリウムアルミニウムガーネット前駆体は、Ｙ_２Ｏ_３とＡ１_２Ｏ_３を化学量論比３：５で含む混合であって、焼結中にイットリウムアルミニウムガーネットを形成するものであってもよい。ある実施形態では、ドープ層は、少なくとも５０％のイットリウムアルミニウムガーネットおよび／またはその等価な量の前駆体を含む。ある実施形態では、ドープ層は、少なくとも８０％のイットリウムアルミニウムガーネットおよび／またはその等価な量の前駆体を含む。ある実施形態では、ドープ層は、少なくとも９０％のイットリウムアルミニウムガーネットおよび／またはその等価な量の前駆体を含む。ある実施形態では、ドープ層は、イットリウムアルミニウムガーネットおよび望ましいドーパントから本質的になる。

【0166】

さらに、ドープ層は、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｃｒ、Ｙｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌｕおよびこれらの組み合わせのようなドーパントを含む。ある実施形態では、ドーパントはＣｅである。ドープ層中のドーパントの量は、焼結が終了した後に放射性セラミックにルミネッセンスを付与するのに有効な量であってもよい。さらに、出願人らは、ドープ層中のドーパントの初期濃度が放射性セラミックの内部量子効率を変え得ることを発見した。したがって、ある実施形態では、ドープ層は、約０．１原子％〜約５原子％のドーパントを含む。ドープ層は、たとえば、少なくとも約０．５原子％；少なくとも約１原子％；少なくとも約１．５原子％；または少なくとも約２原子％のドーパントを含んでいてもよい。ドープ層は、たとえば、約４．５原子％以下；約４原子％以下；約３．５原子％以下；または約３原子％以下のドーパントを含んでいてもよい。ある実施形態では、ドープ層は、ほぼ均一に分布したドーパントを含む。

【0167】

組立体（たとえば、焼結し、放射性セラミックを形成することができる組立体）中の１つ以上の非ドープ層は、イットリウムアルミニウムガーネット、イットリウムアルミニウムガーネット前駆体、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、少なくとも５０％のイットリウムアルミニウムガーネットおよび／またはその前駆体を含む。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、少なくとも８０％のイットリウムアルミニウムガーネットおよび／または等価な量のその前駆体を含む。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、少なくとも９０％のイットリウムアルミニウムガーネットおよび／または等価な量のその前駆体を含む。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、本質的にイットリウムアルミニウムガーネットおよび／または等価な量のその前駆体からなる。しかし、１つ以上の非ドープ層は、ドーパントを実質的に含まなくてもよい。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、放射性セラミックにルミネッセンスを付与するのに有効ではない量のドーパントを含んでいてもよい。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、約０．０５原子％未満のドーパントを含んでいてもよい。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、約０．０１原子％未満のドーパントを含んでいてもよい。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、約０．００１原子％未満のドーパントを含んでいてもよい。

【0168】

ある実施形態では、ドープ層と１つ以上の非ドープ層の相対的な厚みは、内部量子効率に影響を与える場合がある。たとえば、放射性層の方が厚い場合には、ドープ層の中のドーパントが周囲の非ドープ層に拡散することがあり、それによって最大ドーパント濃度が低下する。任意の特定の理論によって束縛されないが、ドーパント濃度が低いと、消光が減るため、内部量子効率が高まると考えられる。これとは対照的に、放射性層の方が厚いと、ドーパントが厚いドープ層を通って拡散することができないため、同様の最大ドーパント濃度の低下はみられない場合がある。これによって、最大ドーパント濃度が高くなり、消光が増えることがある。

【0169】

したがって、ある実施形態では、ドープ層は、ドープ層内で初期ドーパント濃度の低下を可能にするような構成の厚みを有する。ある実施形態では、ドープ層は、焼結中にドープ層から非放射性層への拡散を可能にするような構成の厚みを有する。ある実施形態では、ドープ層は、厚みが約１０μｍ〜約２００μｍの範囲である。ある実施形態では、ドープ層は、厚みが約４０μｍ〜約８０μｍの範囲である。ドープ層は、たとえば、厚みが少なくとも約２０μｍ；少なくとも約３０μｍ；少なくとも約４０μｍ；または少なくとも約５０μｍであってもよい。さらに、ドープ層は、たとえば、厚みが約１５０μｍ以下；約１２０μｍ以下；約１００μｍ以下；約８０μｍ以下；または約７０μｍ以下であってもよい。

【0170】

１つ以上の非ドープ層（たとえば、１つまたは２つの非ドープ層）は、それぞれ独立して、厚みが約４０μｍ〜約８００μｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、１つ以上の非ドープ層は、それぞれ独立して、厚みが約４０μｍ〜約４００μｍの範囲であってもよい。１つ以上の非ドープ層は、たとえば、それぞれ独立して、厚みが少なくとも約４０μｍ；少なくとも約８０μｍ；少なくとも約１００μｍ；または少なくとも約２００μｍであってもよい。１つ以上の非ドープ層は、たとえば、それぞれ独立して、厚みが約４００μｍ以下；約３００μｍ以下；約２５０μｍ以下；約２００μｍ以下；約１５０μｍ以下であってもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの非ドープ層（たとえば、１つまたは２つの非ドープ層）は、ドープ層の厚みより小さくてもよく、または等しい厚みであってもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの非ドープ層（たとえば、１つまたは２つの非ドープ層）は、ドープ層の厚みより大きいか、または等しい。

【0171】

組立体は、たとえば、ドープ層と非ドープ層とから本質的になっていてもよい。言い換えると、組立体は、ドープ層と非ドープ層とを含むが、イットリウムアルミニウムガーネット領域を形成する任意の他の層を除外するものではない（たとえば、図５Ａおよび５Ｂの組立体５００）。非ドープ層の厚みは、たとえば、ドープ層の厚みより大きくてもよい。非ドープ層の厚みとドープ層の厚みの比率は、ある実施形態では、約２０：１〜約１．５：１の範囲であってもよい。非ドープ層の厚みとドープ層の厚みの比率は、たとえば、約１５：１以下；約１２：１以下；約１０：１以下；約８：１以下；または約５：１以下であってもよい。非ドープ層の厚みとドープ層の厚みの比率は、たとえば、少なくとも約２：１；少なくとも約３：１；少なくとも約４：１；または少なくとも約５：１であってもよい。

【0172】

組立体は、ドープ層と２つの非ドープ層を含んでいてもよく、または本質的にこれらからなっていてもよい（たとえば、図６Ａおよび６Ｂの組立体６００）。したがって、組立体は、第１の非ドープ層と、第２の非ドープ層とを有していてもよい。第１の非ドープ層および第２の非ドープ層は、それぞれ独立して、たとえば上に開示したような任意の厚みを有していてもよい。たとえば、第１の非ドープ層は、厚みが約４０μｍ〜約４００μｍの範囲であってもよく、第２の非ドープ層は、厚みが約４０μｍ〜約４００μｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、第１の非ドープ層は、ドープ層よりも厚い。ある実施形態では、第２の非ドープ層は、ドープ層よりも厚い。ある実施形態では、第１の非ドープ層および第２の非ドープ層は、両方ともドープ層よりも厚い。ある実施形態では、第１の非ドープ層と第２の非ドープ層は、厚みが異なる。ある実施形態では、第１の非ドープ層と第２の非ドープ層は、厚みがほぼ同じである。

【0173】

第１の非ドープ層または第２の非ドープ層とドープ層の比率は、それぞれ独立して、上に記載した範囲内にあってもよい。たとえば、第１の非ドープ層の厚みとドープ層の厚みの比率は、約２０：１〜約１．５：１の範囲であってもよい。また、第２の非ドープ層の厚みとドープ層の厚みの比率は、約２０：１〜約１．５：１の範囲であってもよい。

【0174】

組立体中の１つ以上の層は、場合により、有機粒子を含んでいてもよい。これらの有機粒子を揮発させ、最終的な放射性セラミック中に１つ以上の多孔性領域を形成してもよい。ある実施形態では、有機粒子は、ポリマーを含んでいてもよい。たとえば、有機粒子は、架橋したポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）ビーズ、ポリスチレンビーズ、ポリエチレンビーズであってもよい。ある実施形態では、組立体中の少なくとも１つのドープ層は、有機粒子を含む。ある実施形態では、組立体中の少なくとも１つの非ドープ層は、有機粒子を含む。ある実施形態では、組立体の実質的にすべてが有機粒子を含む。ある実施形態では、組立体中の少なくとも１つの層は、有機粒子を実質的に含まない。

【0175】

有機粒子の大きさは、最終的な放射性セラミックの中の多孔性領域の望ましい孔径に基づいて選択することができる。有機粒子の平均最大寸法は、たとえば、少なくとも約０．５μｍ；少なくとも約１μｍ；少なくとも約２μｍ；少なくとも約４μｍ；または少なくとも約７μｍであってもよい。有機粒子の平均最大寸法は、たとえば、約５０μｍ以下；約２５μｍ以下；約１０μｍ以下；または約７μｍ以下であってもよい。ある実施形態では、有機粒子の平均最大寸法は、約０．５μｍ〜約５０μｍの範囲であってもよい。たとえば、有機粒子の平均最大寸法は、約４μｍであってもよい。組立体は、ある実施形態では、少なくとも２つの層の有機粒子の平均最大寸法が異なるような有機粒子を含む２つ以上の層を含んでいてもよい。たとえば、組立体は、平均最大寸法が約１μｍの有機粒子を含むドープ層と、平均最大寸法が約４μｍの有機粒子を含む非ドープ層とを含んでいてもよい。

【0176】

有機粒子は、ある実施形態では、ほぼ球状であってもよい（たとえば、ビーズ）。ある実施形態では、有機粒子は、アスペクト比が約１０未満；約５未満；または約２未満であってもよい。ある実施形態では、有機粒子は、アスペクト比が約１である。

【0177】

それぞれの層の有機粒子の量は、望ましい孔体積パーセントに依存して変わってもよい。望ましい孔体積パーセントを得るのに必要な有機粒子の量は、さまざまな因子（たとえば、有機粒子の大きさおよび密度）に依存して変わるだろう。当業者は、本明細書の教示に導かれて、この量を容易に決定することができる。ある実施形態では、組立体中の少なくとも１つの層の中の少なくとも１つの有機粒子の量は、孔体積パーセントが約０．５％〜約８０％である多孔性領域を有する最終的な放射性セラミックを与えるような構成である。ある実施形態では、組立体中の少なくとも１つの層の中の有機粒子の量は、孔体積パーセントが約１％〜約３０％である多孔性領域を有する最終的な放射性セラミックを与えるような構成である。

【0178】

（組立体の形成）
組立体は、２つ以上のキャスト成型したテープを積層することによって作られてもよく、これらのキャスト成型したテープは、イットリウムアルミニウムガーネットを含んでいてもよい。キャスト成型したテープのうち、少なくとも１つは、ドープ層を形成するためにドーパントを含んでいるだろう。２つ以上のキャスト成型したテープを積層し、焼結させる方法の例は、米国特許第７，５１４，７２１号および米国特許公開第２００９／０１０８５０７号に開示されており、両者ともその全体が本明細書に参考として組み込まれる。図７は、積層を含む、放射性セラミックを形成する一実施形態の調製フロー図を示す。

【0179】

第１に、原材料（たとえば、硝酸塩系または酸化物系の原材料、たとえば、ＹＡＧを形成するためのＹ_２Ｏ_３およびＡｌ_２Ｏ_３）の粒径は、場合により、キャスト成型したテープが溶媒を蒸発させている間に毛細管力によって割れるのを減らすように調節されてもよい。たとえば、その粒径は、望ましい粒径を得るために原材料粒子を前アニーリングすることによって調節することができる。原材料粒子を約８００℃〜約１８００℃（またはさらに好ましくは１０００℃〜約１５００℃）の温度範囲で前アニーリングし、望ましい粒径を得ることができる。前アニーリングは、減圧中、空気中、Ｏ_２、Ｈ_２、Ｈ_２／Ｎ_２中、または希ガス（たとえば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、またはこれらの組み合わせ）中で行われてもよい。一実施形態では、それぞれの原材料（たとえば、ＹＡＧを形成するためのＹ_２Ｏ_３およびＡ１_２Ｏ_３）を、ほぼ同じ粒径になるように調節する。別の実施形態では、粒子は、ＢＥＴ表面積が約０．５ｍ^２／ｇ〜約２０ｍ^２／ｇ（好ましくは、約１．０ｍ^２／ｇ〜約１０ｍ^２／ｇ、またはさらに好ましくは約３．０ｍ^２／ｇ〜約６．０ｍ^２／ｇ）である。

【0180】

次いで、その後にキャスト成型してテープにするために、スラリーを調製してもよい。あらかじめ作製したリン光体（たとえば、本明細書に記載する流れに基づく熱化学合成経路によって調製されたリン光体）および／または化学量論量の原材料を種々の成分と混合して混合物を形成してもよい。混合物のための例示的な成分としては、限定されないが、ドーパント、分散剤、可塑剤、バインダー、焼結助剤および溶媒があげられる。

【0181】

ある実施形態では、所望な場合、組立体の焼結特性を改良するために、少量のフラックス材料（たとえば、焼結助剤）を使用してもよい。ある実施形態では、焼結助剤としては、限定されないが、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、コロイド状シリカ、酸化リチウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素またはフッ化カルシウムをあげることができる。さらなる焼結助剤としては、限定されないが、アルカリ金属ハロゲン化物、たとえば、ＮａＣｌまたはＫＣｌ、有機化合物、たとえば、尿素があげられる。ある実施形態では、組立体は、約０．０１％〜約５％、約０．０５％〜約５％、約０．１％〜約４％、または約０．３％〜約１重量％のフラックス材料または焼結助剤を含む。焼結助剤を原材料と混合してもよい。たとえば、ある実施形態では、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を原材料に加え、所望量の焼結助剤を得てもよい。一実施形態では、約０．０５％〜約５重量％のＴＥＯＳが組立体に与えられる。ある実施形態では、ＴＥＯＳの量は、約０．３重量％〜約１重量％であってもよい。

【0182】

さらに、ある実施形態では、ガラス転移温度を下げるため、および／またはセラミックの可とう性を高めるために、種々の可塑剤が含まれていてもよい。可塑剤の非限定例としては、ジカルボン酸／トリカルボン酸エステル系可塑剤、たとえば、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（ｎ−ブチル）、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジ−ｎ−ヘキシル；アジピン酸系可塑剤、たとえば、アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ジメチル、アジピン酸モノメチル、アジピン酸ジオクチル；セバシン酸系可塑剤、たとえば、セバシン酸ジブチル、マレエート；マレイン酸ジブチル；マレイン酸ジイソブチル；ポリアルキレングリコール、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、これらのコポリマー；ベンゾエート；エポキシ化した植物油；スルホンアミド、たとえば、Ｎ−エチルトルエンスルホンアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）ベンゼンスルホンアミド、Ｎ−（ｎ−ブチル）ベンゼンスルホンアミド；有機ホスフェート、たとえば、トリクレシルホスフェート、トリブチルホスフェート；グリコール／ポリエーテル、たとえば、トリエチレングリコールジヘキサノエート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート；クエン酸アルキル、たとえば、クエン酸トリエチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸トリブチル、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸トリオクチル、クエン酸アセチルトリオクチル、クエン酸トリヘキシル、クエン酸アセチルトリヘキシル、クエン酸ブチリルトリヘキシル、クエン酸トリメチル；アルキルスルホン酸フェニルエステル、およびこれらの混合物があげられる。

【0183】

ある実施形態では、時には、バインダー樹脂と溶媒を原材料粉末に加えることによって、このプロセスがもっと簡単に起こることがある。バインダーは、加熱してコンポジットを生成する組成物の粒子の付着性を高める任意の基質である。バインダーのいくつかの非限定例としては、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリブタン酸ビニルなどがあげられる。すべてではないが、ある場合には、バインダーが、焼結段階中に前駆体混合物から完全に除去することができるか、または除外することができるように十分に揮発性であることが有用であろう。使用可能な溶媒としては、限定されないが、水、低級アルカノール（たとえば、限定されないが、変性エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールおよびこれらの混合物、好ましくは、変性エタノール）、キシレン、シクロヘキサノン、アセトン、トルエン、メチルエチルケトン、およびこれらの混合物があげられる。好ましい実施形態では、溶媒は、キシレンとエタノールの混合物である。

【0184】

ある実施形態では、分散剤は、Ｆｌｏｗｅｎ、魚油、長鎖ポリマー、ステアリン酸（ｓｔｅｒｉｃ ａｃｉｄ）、酸化したＭｅｎｈａｄｅｎ魚油、ジカルボン酸（たとえば、コハク酸）、ソルビタンモノオレエート（ｏｒｂｉｔａｎ ｍｏｎｏｏｌｅａｔｅ）、エタン二酸、プロパン二酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ｏ−フタル酸、ｐ−フタル酸、およびこれらの混合物であってもよい。

【0185】

ある実施形態では、有機粒子を加え、最終的な放射性セラミックの１つ以上の層に多孔性を付与することができる。有機粒子は、組立体に関して上述のいずれかであってもよい。たとえば、有機粒子は、架橋したポリメタクリル酸メチルビーズであってもよい。ある実施形態では、有機粒子の平均最大寸法は、約０．５μｍ〜約５０μｍの範囲であってもよい。さらに、有機粒子の量は、最終的な放射性セラミックの任意の多孔性領域について、望ましい孔体積パーセントに基づいて選択することができる。

【0186】

次いで、たとえば、約０．５時間〜約１００時間の所定時間、混合物をボールミルで混合することによって、混合物を粉砕してスラリーを形成してもよい。（好ましくは約６時間〜約４８時間、またはさらに好ましくは、約１２時間〜約２４時間）。ボールミルによる混合は、混合物に混合する成分以外の物質を含む粉砕用の球（たとえば、粉砕用の球は、ＹＡＧを形成する混合物のためのＺｒＯ_２であってもよい）を利用してもよい。一実施形態では、ボールミルによる混合は、所定時間経過後、濾過または他の既知の単離方法によって粉砕用の球を単離することを含む。ある実施形態では、スラリーは、粘度が約１０ｃＰ〜約５０００ｃＰ（好ましくは、約１００ｃＰ〜約３０００ｃＰ、またはさらに好ましくは、約４００ｃＰ〜約１０００ｃＰ）である。

【0187】

第３に、離型物質（たとえば、シリコーンコーティングされたポリエチレンテレフタレート基材）の上にスラリーをキャスト成型し、テープを形成してもよい。たとえば、ドクターブレードを用い、移動する担体にスラリーをキャスト成型し、乾燥させてテープを形成してもよい。ドクターブレードと移動する担体とのギャップを変えることによって、キャスト成型したテープの厚みを調節することができる。ある実施形態では、ドクターブレードと移動する担体とのギャップは、約０．１２５ｍｍ〜約１．２５ｍｍ（好ましくは、約０．２５ｍｍ〜約１．００ｍｍ、またはさらに好ましくは、約０．３７５ｍｍ〜約０．７５ｍｍ）の範囲である。一方、移動する担体の速度は、約１０ｃｍ／分〜約１５０ｃｍ／分（好ましくは、約３０ｃｍ／分〜約１００ｃｍ／分、またはさらに好ましくは、約４０ｃｍ／分〜約６０ｃｍ／分）の範囲の速度であってもよい。移動する担体の速度と、ドクターブレードと移動する担体とのギャップを調節することによって、テープは、厚みが約２０μｍ〜約３００μｍであってもよい。テープは、場合によりキャスト成型後に望ましい形状へと切断してもよい。

【0188】

２つ以上のテープを積層して組立体を形成する。積層工程は、２つ以上のテープを積み重ねることを含み（たとえば、２〜１００枚のテープを積み重ね）、積み重ねたテープに熱および一軸方向の圧力（たとえば、テープ表面に垂直な圧力）を加えてもよい。たとえば、積み重ねられたテープを、テープに含まれるバインダーのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）より高い温度まで加熱し、金属ダイを用いて一軸方向に圧縮してもよい。ある実施形態では、一軸方向の圧力は、約１〜約５００ＭＰａ（好ましくは、約３０ＭＰａ〜約６０ＭＰａ）の範囲である。ある実施形態では、熱および圧力を約１分〜約６０分（好ましくは、約１５分〜約４５分、またはさらに好ましくは約３０分）の所定時間加える。積層工程は、場合により、たとえば、成型ダイを用い、組立体にさまざまな形状（たとえば、穴または支柱）または模様を形成することを含んでいてもよい。

【0189】

組立体のいくつかの実施形態は、イットリウムアルミニウムガーネットまたはその前駆体を含み、ドーパントを実質的に含まないような少なくとも１つのテープを含む。それに加え、組立体は、イットリウムアルミニウムガーネットまたはその前駆体とドーパントとを含む少なくとも１つのテープを含む。積み重ねたテープを並べ、望ましい形状および層厚を得ることができる。たとえば、テープを積み重ね、図５Ａおよび５Ｂまたは６Ａおよび６Ｂに示される形状を得てもよい。組立体のテープの数を変えることによって、ドープ層および１つ以上の非ドープ層の厚みを調整することができる。たとえば、もっと厚い非ドープ層を得るために、組立体にさらなるテープ層を加えてもよい。

【0190】

組立体は、場合により、有機粒子を含む少なくとも１つのテープを含んでいてもよい。ある実施形態では、組立体は、有機粒子を含む少なくとも１つのテープと、有機粒子を実質的に含まない少なくとも１つのテープとを含む。ある実施形態では、組立体は、第１の粒径の有機粒子を含む少なくとも１つのテープと、第２の粒径の有機粒子を含む少なくとも１つのテープとを含み、有機粒子の第１の粒径は、有機粒子の第２の粒径とは異なる。ある実施形態では、組立体は、第１の重量の有機粒子を含む少なくとも１つのテープと、第２の重量の有機粒子を含む少なくとも１つのテープとを含み、第１の重量は第２の重量とは異なる。

【0191】

（組立体を焼結させること）
本明細書に開示する方法は、組立体を焼結させて放射性セラミックを得ることを含んでいてもよい。当業者は、本明細書の教示に導かれて、組立体に適した形状と焼結条件を選択し、ドーパントの濃度勾配を有する本明細書に開示するような放射性セラミックを得ることができる。

【0192】

任意の特定の理論によって束縛されないが、本明細書に開示するプロセスによって、ドーパントがドープ層から非ドープ層に拡散すると考えられる。この拡散プロセスによって、最終的な放射性セラミック中にドーパントの濃度勾配を作り出す。拡散は、一般的に、ある種（たとえば、ドーパント）が高濃度の領域から低濃度の領域に移動することであると記述される。したがって、ドーパントは、ドーパント濃度が高いドープ層から、ドーパント濃度が低い非ドープ層へと拡散するだろう。

【0193】

焼結後に得られた放射性セラミックの厚み全体にわたる相対濃度を、Ｆｉｃｋの第２法則によってモデル化してもよく、
［式２］

、式中、ｘは放射性セラミックの厚みに沿った位置であり、ｔは時間であり、Ｃ（ｘ，ｔ）は、位置ｘでのドーパント濃度である。境界条件（たとえば、組立体の初期構造）に依存して、この式に対して種々の解を得ることができる。たとえば、本明細書にその全体が参考として組み込まれる、Ｊ．Ｃｒａｎｋ、Ｔｈｅ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ、Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、Ｌｏｎｄｏｎ １９５６を参照。

【0194】

図５Ａおよび５Ｂに示すような構成の組立体としてモデル化するために、単純な解を得ることができる。しかし、この解は、ドープ層と非ドープ層が、厚み方向に沿って第１の表面および第２の表面の付近で変わらない状態を維持するのに十分なほど厚いことを前提としている。この前提が合理的なものである場合、ドーパントの濃度勾配を以下のようにモデル化することができる。
［式３］

、式中、Ｃ_０は、ドープ層中の初期ドーパント濃度であり、ｘは、２つの層の界面から離れる距離である。最も顕著なことに、この式は、界面付近の拡散勾配の傾きが時間経過に伴って低下することを示す。この変化は、拡散係数にも比例している。拡散係数は、一般的に、温度に伴って指数関数的に増加する。また、最大ドーパント濃度の半値は、このモデルの２層の界面付近にあるだろう。

【0195】

上の内容に基づき、焼結条件が、最終的なドーパント濃度プロフィールに影響を及ぼすことは明らかである。たとえば、長い時間焼結すると、濃度勾配の傾きが小さくなり、ピークが広くなるだろう。一方、焼結温度を上げると、拡散係数が大きくなり、低い焼結温度の場合と比較して、短い時間で拡散が促進され、傾きが小さくなるだろう。もちろん、上に与えた式は、単に、望ましいドーパント濃度プロフィールを与えるのに適した焼結条件を当業者が選択するのに使用可能な単純化したモデルを与えるものである。当業者は、基礎となる前提が常に成り立つわけではないため、これらの式が単にガイドとして役立つことを理解するだろう。たとえば、Ｆｉｃｋの第２法則は、濃度に関わらず、拡散係数が一定であることを前提としている。しかし、この前提は、常に適しているわけではない。

【0196】

したがって、本明細書に開示するプロセスは、ドーパントの少なくとも一部分がドープ層から拡散することを含む。ある実施形態では、ドーパントの少なくとも３０％が、このプロセス中にドープ層の外に拡散する。ある実施形態では、ドーパントの少なくとも４０％が、このプロセス中にドープ層の外に拡散する。ある実施形態では、ドーパントの少なくとも５０％が、このプロセス中にドープ層の外に拡散する。ある実施形態では、ドーパントの少なくとも６０％が、このプロセス中にドープ層の外に拡散する。ある実施形態では、ドーパントの少なくとも７０％が、このプロセス中にドープ層の外に拡散する。

【0197】

ドーパントの少なくとも一部分が、非ドープ層へと拡散してもよい。たとえば、ドープ層の中のドーパントの約３０％が、非ドープ層へと拡散してもよい。ある実施形態では、ドーパントの少なくとも一部分が、第１の非ドープ層および第２の非ドープ層へと拡散してもよい。一例として、ドープ層のドーパントの少なくとも約２０％が第１の非ドープ層へと拡散してもよく、ドープ層のドーパントの少なくとも約２０％が第２の非ドープ層へと拡散してもよい。

【0198】

ある実施形態は、焼結中に第１の非ドープ層へと拡散するドープ層のドーパントのうち第１の量と、第２の非ドープ層へと拡散するドープ層のドーパントのうち第２の量とを含む。第１の量と第２の量の相対的な値は、部分的に組立体の幾何形状によって調整されてもよい。たとえば、第１の非ドープ層が厚いとき、適切な条件下で、薄い第２の非ドープ層に対し、多い量のドーパントを受け取るだろう。第１の量と第２の量の比率は、たとえば、約４：１〜約１：４の範囲；約３：１〜約１：３の範囲；または約２：１〜１：２の範囲であってもよい。ある実施形態では、第１の量と第２の量はほぼ同じである。

【0199】

ドーパントのうち第１の量は、たとえば、ドープ層のドーパントの少なくとも約２０％；ドープ層のドーパントの少なくとも約２５％；ドープ層のドーパントの少なくとも約３０％；ドープ層のドーパントの少なくとも約３５％；またはドープ層のドーパントの少なくとも約４０％であってもよい。ドーパントのうち第２の量は、たとえば、ドープ層のドーパントの少なくとも約２０％；ドープ層のドーパントの少なくとも約２５％；ドープ層のドーパントの少なくとも約３０％；ドープ層のドーパントの少なくとも約３５％；またはドープ層のドーパントの少なくとも約４０％であってもよい。

【0200】

組立体中のドープ層の初期最大ドーパント濃度（たとえば、焼結前）に対し、放射性セラミックの最大ドーパント濃度を制御するために、焼結条件を調節してもよい。たとえば、０．５原子％のＣｅドープ層を含む組立体を焼結し、最大ドーパント濃度が約０．２５原子％Ｃｅのドーパントの濃度勾配を有する放射性セラミックを製造してもよい。したがって、この場合には、最大ドーパント濃度は、ドープ層の初期最大ドーパント濃度の約５０％である。ある実施形態では、放射性セラミックのドーパントの濃度勾配は、組立体のドープ層の初期ドーパント濃度の約６５％を超えないような最大ドーパント濃度を含む。放射性セラミックのドーパントの濃度勾配は、たとえば、最大ドーパント濃度が、組立体のドープ層の初期ドーパント濃度の約６０％以下；組立体のドープ層の初期ドーパント濃度の約５５％以下；組立体のドープ層の初期ドーパント濃度の約５０％以下；組立体のドープ層の初期ドーパント濃度の約４０％以下；または組立体のドープ層の初期ドーパント濃度の約２５％以下であってもよい。

【0201】

焼結前に、任意のバインダー除去プロセスを完了させてもよい。バインダー除去プロセスは、組立体の中の有機成分の少なくとも一部分を分解することを含む（たとえば、組立体の中のバインダー、有機粒子、可塑剤を揮発させる）。一例として、組立体を空気中、約３００℃〜約１２００℃（好ましくは、約５００℃〜約１０００℃、またはさらに好ましくは、約８００℃）の範囲の温度で、約０．１℃／分〜約１０℃／分（好ましくは、約０．３℃／分〜約５℃／分、またはさらに好ましくは、約０．５℃／分〜約１．５℃／分）の速度で加熱してもよい。加熱工程は、この温度を約３０分〜約３００分維持することも含んでいてもよく、この時間は、組立体の厚みに依存して選択されてもよい。

【0202】

減圧中、空気中、Ｏ_２、Ｈ_２、Ｈ_２／Ｎ_２中、または希ガス（たとえば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、またはこれらの組み合わせ）中、約１２００℃〜約１９００℃（好ましくは、約１３００℃〜約１８００℃、またはさらに好ましくは約１３５０℃〜約１７００℃）の範囲の温度で約１時間〜約２０時間（好ましくは、約２時間〜約１０時間）かけて組立体を焼結させてもよい。ある実施形態では、バインダー除去および焼結のプロセスを１工程で完結する。

【0203】

加熱工程中、組立体のひずみ（たとえば、ゆがみ、反り、湾曲など）を減らすために、カバープレートの間に組立体を挟んでもよい。カバープレートは、加熱工程中に加えられる温度より高い融点を有する材料を含んでいてもよい。さらに、カバープレートは、カバープレート全体に揮発した成分が移動することができるように、十分に多孔性であってもよい。一例として、カバープレートは、多孔性が約４０％の二酸化ジルコニウムであってもよい。

【0204】

ある実施形態では、焼結またはバインダー除去の条件は、組立体中の任意の有機粒子を揮発させるのに有効な条件であってもよい。これにより、組立体中の有機粒子の大きさ、量、位置に対応して、組立体中に多孔性領域を得ることができる。ある実施形態では、別個の加熱工程中に有機粒子を揮発させてもよい。

【0205】

（発光装置および放射性セラミックを使用する方法）
ある実施形態は、光源と、光源から放射される光の少なくとも一部分を受け取るような構成の放射性セラミックとを含む発光装置を提供する。放射性セラミックは、たとえば、上に開示したいずれかのようなドーパントの濃度勾配を有するイットリウムアルミニウムガーネット領域を含んでいてもよい。

【0206】

光源は、ある実施形態では、青色の光を放射するような構成であってもよい。青色の光は、たとえば、ピーク光の波長が約３６０ｎｍ〜約５００ｎｍであってもよい。ある実施形態では、光源は、ピーク光の波長が約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍの光を発する。ある実施形態は、半導体ＬＥＤである光源を含む。一例として、光源は、電源に接続したＡｌＩｎＧａＮ系単結晶半導体材料であってもよい。

【0207】

図８は、本明細書に開示する放射性セラミックを含んでいてもよい発光装置の一例である。サブマウント１０には、光源１５、たとえば、従来の基本的なＬＥＤが備わっている。光源１５は、光源１５から発せられる光の少なくとも一部分を受け取る放射性層３０に隣接している。任意の封止樹脂２５は、光源１５および放射性層３０を覆うように配置されている。放射性層３０は、本明細書に開示するいずれかの放射性セラミックを含んでいてもよい。

【0208】

ある実施形態では、発光装置は、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域とを有する放射性セラミック（たとえば、図８に示す放射性層３０）を含み、第１の多孔性領域は、第２の多孔性領域よりも多孔性が大きい（たとえば、大きな平均孔径および／または大きな孔体積パーセント）。第２の多孔性領域は、たとえば、第１の多孔性領域と光源（たとえば、光源１５）との間に配置されていてもよい。

【0209】

さらに、本明細書には、本明細書に開示したいずれかの放射性セラミックに青色の光をあてることを含む、光を発生させる方法が開示されている。青色の光は、たとえば、ピーク光の波長が約３６０ｎｍ〜約５００ｎｍであってもよい。ある実施形態では、青色の光は、ピーク光の波長が約４５０ｎｍ〜約５００ｎｍである。

【0210】

ある実施形態では、第１の多孔性領域と第２の多孔性領域とを有する放射性セラミック（たとえば、図８に示す放射性層３０）を含み、第１の多孔性領域は、第２の多孔性領域よりも多孔性が大きい（たとえば、大きな平均孔径および／または大きな孔体積パーセント）。第２の多孔性領域は、放射性セラミックの第１の表面と第１の多孔性領域の間に配置されていてもよい。この方法は、たとえば、放射性セラミックの第１の表面に青色の光をあてることを含んでいてもよい。

【実施例】

【0211】

以下の実施例に、さらなる実施形態をさらに詳細に開示するが、いかなる様式でも特許請求の範囲を限定することを意図していない。

【0212】

実施例１：積層したコンポジットのための非放射性層（非ドープホスト材料） ５０ｍｌの高純度Ａ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶を、Ｙ_２Ｏ_３で安定化した直径３ｍｍのＺｒＯ_２球５５ｇで満たした。２０ｍｌのガラスバイアルに、０．１５３ｇの分散剤（Ｆｌｏｗｌｅｎ Ｇ−７００、共栄社）、２ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）、２ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）を分散剤が完全に溶解するまで混合した。分散剤溶液および焼結助剤としてテトラエトキシシラン（０．０３８ｇ、Ｆｌｕｋａ）をボールミル用瓶に加えた。

【0213】

ＢＥＴ表面積が４．６ｍ^２／ｇのＹ_２Ｏ_３粉末（３．９８４ｇ、９９．９９％、ロット番号Ｎ−ＹＴ４ＣＰ、Ｎｉｐｐｏｎ Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．）と、ＢＥＴ表面積が６．６ｍ^２／ｇのＡ１_２Ｏ_３粉末（２．９９８ｇ、９９．９９％、グレードＡＫＰ−３０、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．）をボールミル用瓶に加えた。粉末の合計重量は７．０ｇであり、Ｙ_２Ｏ_３とＡ１_２Ｏ_３の比率は、化学量論比率で３：５であった。Ｙ_２Ｏ_３粉末、Ａ１_２Ｏ_３粉末、分散剤、テトラエトキシシラン、キシレン、エタノールをボールミルによって２４時間混合することによって、第１のスラリーを製造した。

【0214】

３．５ｇのポリ（ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル）（Ａｌｄｒｉｃｈ）、１．８ｇのベンジルｎ−ブチルフタレート（９８％、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）、１．８ｇのポリエチレングリコール（Ｍｎ＝４００、Ａｌｄｒｉｃｈ）を１２ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）および１２ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）に溶解することによって、バインダーと可塑剤の溶液を調製した。第１のスラリーに上のバインダー溶液４ｇを加え、さらに２４時間ミルで混合することによって、第２のスラリーを製造した。ボールミルによる混合が終了したら、第２のスラリーを、孔径０．０５ｍｍの金属ふるいフィルターにシリンジによって通した。スラリーを室温で攪拌しつつ、スラリー中の溶媒を蒸発させることによって、第２のスラリーの粘度を４００センチポイズ（ｃＰ）に調節した。次いで、調整可能な膜塗布機（Ｐａｕｌ Ｎ． Ｇａｒｄｎｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．）を用い、成型速度３０ｃｍ／分で、スラリーを離型基材（たとえば、シリコーンコーティングされたＭｙｌａｒ（登録商標）担体基材（Ｔａｐｅ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ） ）の上でキャスト成型した。膜塗布機のブレードギャップを０．３８１ｍｍ（１５ｍｉｌ）に設定した。キャスト成型したテープを周囲雰囲気で一晩乾燥させ、厚みが約１００μｍの未焼結シートを製造した。

【0215】

実施例２：積層したコンポジットのための非放射性層（Ａｌ_２Ｑ_３材料）
非放射性層を実施例１にしたがって製造するが、ただし、Ａ１_２Ｏ_３未焼結シートの調製について上に記載したＹ_２Ｏ_３およびＡ１_２Ｏ_３の粉末の代わりに、ＢＥＴ表面積が６．６ｍ^２／ｇのＡ１_２Ｏ_３（５ｇ、９９．９９％、グレードＡＫＰ−３０、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．）を使用した。厚みが約１００ｎｍの未焼結シートを製造した。

【0216】

実施例３：放射性層のプラズマ積層体
プラズマによって製造した、イットリウムに対して１．０原子％のセリウムを含み、ＢＥＴ表面積が約２０ｍ^２／ｇのアモルファスイットリウムアルミニウムオキシド（化学量論量Ｙ：Ａ１：Ｏ＝３：５：１２）の粉末（５．２ｇ）を、高純度アルミナ燃焼皿に加え、その後、管状炉（ＭＴＩ ＧＳＬ−１６００）で昇温速度３〜５℃／分で１３５０℃まで加熱し、空気中または３％ Ｈ_２／９７％ Ｎ_２中で２時間アニーリングした。次いで、速度５℃／分で室温まで冷却した。アニーリング後に、ＢＥＴ表面積が４．６ｍ^２／ｇの黄色粉末を得た。

【0217】

５０ｍｌの高純度Ａ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶を、Ｙ_２Ｏ_３で安定化した直径３ｍｍのＺｒＯ_２球２４ｇで満たした。２０ｍｌのガラスバイアルに、０．０８４ｇの分散剤（Ｆｌｏｗｌｅｎ Ｇ−７００、共栄社）、２ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）、２ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）を分散剤が完全に溶解するまで混合した。分散剤溶液および焼結助剤としてテトラエトキシシラン（０．０４５ｇ、９９．０％純度、Ｆｌｕｋａ）をボールミル用瓶に加えた。ＢＥＴ表面積が４．６ｍ^２／ｇのアニーリングしたプラズマＹＡＧ粉末（３．０ｇ）を上のボールミル用瓶に加えた。ＹＡＧ粉末、分散剤、テトラエトキシシラン、キシレン、エタノールをボールミルによって２４時間混合することによって、第１のスラリーを製造した。

【0218】

５．２５ｇのポリ（ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル）（Ａｌｄｒｉｃｈ）、２．６ｇのベンジルｎ−ブチルフタレート（９８％、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）、２．６ｇのポリエチレングリコール（Ｍｎ＝４００、Ａｌｄｒｉｃｈ）を１８ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）および１８ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）に溶解することによって、バインダーと可塑剤の溶液を調製した。第１のスラリーに上のバインダー溶液１．２ｇを加え、さらに２４時間ミルで混合することによって、第２のスラリーを製造した。ボールミルによる混合が終了したら、第２のスラリーを、孔径０．０５ｍｍの金属ふるいフィルターにシリンジによって通した。スラリーを室温で攪拌しつつ、スラリー中の溶媒を蒸発させることによって、第２のスラリーの粘度を４００センチポイズ（ｃＰ）に調節した。次いで、調整可能な膜塗布機（Ｐａｕｌ Ｎ． Ｇａｒｄｎｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．）を用い、成型速度３０ｃｍ／分で、スラリーを離型基材（たとえば、シリコーンコーティングされたＭｙｌａｒ（登録商標）担体基材（Ｔａｐｅ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ） ）の上でキャスト成型した。膜塗布機のブレードギャップを０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）に設定した。キャスト成型したテープを周囲雰囲気で一晩乾燥させ、厚みが約４０μｍの黄色未焼結シートを製造した。

【0219】

実施例４：ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）において校正曲線を設定するためのＹＡＧセラミック
校正曲線を設定するための標準サンプルとして、実施例３に記載したのと同じ処理手順に従って、ＹＡＧ：Ｃｅセラミックを製造するためのプラズマＹＡＧ未焼結シートを調製した。調製した未焼結シートには、それぞれ０．５原子％、１．０原子％、１．５原子％のＣｅが含まれていた。実施例１に記載したのと同じ処理手順を用いた固相反応によってＹＡＧ未焼結シートを調製した。調製した未焼結シートには、Ｃｅが含まれていなかった。

【0220】

実施例５：積層コンポジット
非放射性（たとえば、非ドープホスト材料）の未焼結シートは、Ｙ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３の粉末を原子比率３：５で含み、それぞれのシートの厚みは約１００μｍであった。放射性未焼結シートは、約１．０原子％のＣｅを含み、前アニーリングしておいたプラズマ合成したＹＡＧ：Ｃｅ粉末を含む（厚み４０μｍ）。Ａｌ_２Ｏ_３未焼結シートは、厚み１００μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を含む。これらの未焼結シートをレーザーカッターによって直径約１３ｍｍの円形に切断した。非放射性、放射性、Ａｌ_２Ｏ_３の切断片の数を変えることによって、表１に記載するようにいくつかの積層コンポジットを構築した。

【表1】

【0221】

表１において、［２−１−２］は、１つの放射性層のそれぞれの側面への２つの非放射性層の積層を指す。一方、［２−３−２］は、３×４０μｍの放射性層のコンポジットのそれぞれの側面への２つの非放射性層の積層を指す。

【0222】

打ち抜いた円形の非ドープ未焼結シートおよびプラズマＹＡＧ：Ｃｅ未焼結シートのそれぞれの試験片を、鏡面研磨した表面を有する円形のダイの間に置き、ホットプレート上で８０℃まで加熱し、次いで、一軸方向の圧力が５メートルトンの水圧プレスで圧縮し、この圧力に５分間維持した。放射性層および非放射性層の積層コンポジットをこのようにして製造した。

【0223】

バインダー除去のために、積層した未焼結シートをＺｒＯ_２カバープレート（厚み１ｍｍ、グレード４２５１０−Ｘ、ＥＳＬ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｉｎｃ．）に挟み、厚みが５ｍｍのＡ１_２Ｏ_３プレートの上に置き、次いで、管状炉中、空気中で昇温速度０．５℃／分で８００℃まで加熱し、２時間維持して未焼結シートから有機成分を除去した。

【0224】

バインダー除去後、組立体を２０Ｔｏｒｒ、加熱速度１℃／分、１５００℃で５時間アニーリングし、非放射性層中のＹ−Ａｌ−Ｏの非ガーネット相（限定されないが、アモルファスイットリウムオキシド、ＹＡＰ、ＹＡＭまたはＹ_２Ｏ_３およびＡ１_２Ｏ_３を含む）を、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）相に変換し、最終的なＹＡＧの粒径を大きくした。

【0225】

第１のアニーリングの後、１０^−３Ｔｏｒｒの減圧状態、約１７００℃で５時間、加熱速度５℃／分で組立体をさらに焼結し、冷却速度１０℃／分で室温まで冷却し、厚みが約０．４ｍｍの半透明ＹＡＧセラミックシートを製造した。炉中、２０Ｔｏｒｒ、１４００℃で２時間かけ、加熱速度１０℃／分、冷却速度２０℃／分で褐色がかった焼結セラミックシートを再び酸化させた。焼結した積層コンポジットは、８００ｎｍで７０％より大きな透過率を示した。ピーク光の波長が４５５ｎｍの青色ＬＥＤで照射すると、放射性層と非放射性層との間に明確な界面を観察することはできず、このことは、ドープされたプラズマＹＡＧ層から非ドープＹＡＧ層へのセリウムの顕著な拡散が起こったことを示している。

【0226】

実施例６：積層したコンポジットのＩＱＥ測定結果
Ｏｔｓｕｋａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＭＣＰＤ ７０００マルチチャネル光検出システム（Ｏｓａｋａ、ＪＰＮ）を、必要な光学要素（たとえば、積分球、光源、モノクロメーター、光ファイバー、サンプルホルダー）とともに以下に記載するように用い、ＩＱＥ測定を行った。

【0227】

上に記載したように構築した直径が約１１ｍｍのＹＡＧ：Ｃｅリン光体セラミックプレートを、屈折率が約１．４５のアクリルレンズを備え、ピーク波長が４５５ｎｍの発光ダイオード（ＬＥＤ）の上に置いた。ＹＡＧ：Ｃｅを含むＬＥＤを積分球の中に設置した。ＹＡＧ：ＣｅセラミックプレートにＬＥＤを照射し、青色ＬＥＤおよびＹＡＧ：Ｃｅセラミックの光の放射をそれぞれ記録した。次いで、ＹＡＧ：ＣｅセラミックプレートをＬＥＤから取り出し、次いで、アクリルレンズを含む青色ＬＥＤの光を測定した。

【0228】

図９に示されるように青色ＬＥＤのみの光と、青色ＬＥＤ／ＹＡＧ：Ｃｅの組み合わせの光の差を積分することによって、ＩＱＥを計算した。積層コンポジットサンプルのＩＱＥは、９０％（厚みが２００μｍの厚いＹＡＧ非ドープ層の間に厚みが４０μｍのＹＡＧ：Ｃｅ層（１．０原子％Ｃｅ）を含む、プラズマによって生成したＹＡＧ）、８５％（厚みが２００ｕｍのＹＡＧ非ドープ層の間に厚みが１２０μｍのＹＡＧ：Ｃｅ層（１重量％Ｃｅ）を含む、プラズマによって生成したＹＡＧ）、５５％（厚みが２００μｍのＡ１_２Ｏ_３非ドープ層の間に厚みが４０μｍの厚いＹＡＧ：Ｃｅ層（１重量％Ｃｅ）を含む、プラズマによって生成したＹＡＧ）であると決定された。

【0229】

実施例７：ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析
実施例５のサンプル１から得た焼結セラミックをＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）によって分析し、結果を図１０に示す。ここからわかるように、ほぼＡ点（放射性層と非放射性層の界面）から少なくとも約１００μｍの非放射性層へと広がるＣｅのテーリング量によって示されるように、Ｃｅが非ドープ層へと拡散した。Ｃｅ濃度は、約０．４５単位まで減った。

【0230】

実施例５のサンプル２から得た焼結セラミックもＴＯＦ−ＳＩＭＳによって分析した。図１１で示されているように、１２０μｍ／ＹＡＧ（０％Ｃｅ）を２００μｍ（μｍｍ）のＹＡＧ非ドープ層と組み合わせると、Ｃｅの拡散が減った。これにより、焼結後に本質的に変化しない最大濃度（たとえば、約１０．０単位）を得た。

【0231】

比較として、実施例５のサンプル３から得た焼結セラミックもＴＯＦ−ＳＩＭＳによって分析した。図１２で示されるように、Ａ１_２Ｏ_３層を使用すると、Ｃｅの拡散が実質的に遮断され、ドーパントを実質的に含まない非放射性層が得られた。さらに、焼結後に最大ドーパント濃度は実質的に同じままであった（たとえば、約１０．０単位）。

【0232】

実施例８
１６種類の異なる組立体を調製し、実施例１、３、５にしたがって焼結させた。組立体は、厚みが約２００μｍの２枚の非ドープ層で挟まれたドープ層を含んでいた（それぞれの側面に２つの１００μｍシートが積層されていた）。ドープ層は、厚みが約３０〜約１６０μｍであり、濃度が０．２％〜約１．２５％Ｃｅの範囲であった。それぞれのコンポジットタブレットのＩＱＥを上の実施例５に記載するように決定した。結果を図１３に示す。

【0233】

実施例９
９種類の異なる組立体を調製し、実施例１、３、５にしたがって焼結させた。組立体は、厚みが約２００μｍの２枚の非ドープ層で挟まれたドープ層を含んでいた（それぞれの側面に２つの１００μｍシートが積層されていた）。ドープ層は、厚みが約２０〜約５０μｍであり、濃度が１．２５％〜約２．０％Ｃｅの範囲であった。それぞれのコンポジットタブレットのＩＱＥを上の実施例５に記載するように決定した。結果を図１４に示す。図１５は、Ｃｅ濃度の関数としてプロットしたＩＱＥを示す。この図は、濃度を２．０原子％まであげたときにＩＱＥの増加が平坦状態になることを示す。

【0234】

実施例１０
非放射性（たとえば、非ドープ）の未焼結シートは、Ｙ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３の粉末を原子比率３：５で含み、それぞれのシートの厚みは約１００μｍであった。放射性未焼結シートは、約２．０原子％のＣｅを含み、前アニーリングしておいたプラズマ合成したＹＡＧ：Ｃｅ粉末を含む（厚み３７μｍ）。非放射性の２つの未焼結シート（２００μｍ）を放射性層のそれぞれの側に置くことによって、未焼結シートの積層体を構築した。これらの未焼結シートをレーザーカッターによって直径約１３ｍｍの円形に切断した。比較サンプルにおいて、図１６に示されるように、それぞれの側面に１．０原子％のＣｅを含むプラズマＹＡＧ：Ｃｅ未焼結シートと、０．５原子％のＣｅを含むプラズマＹＡＧ未焼結シートとを含む放射性層を含むＹＡＧ：Ｃｅ積層体を構築した。ドープ層のＣｅ濃度はほぼ同じであり、一方、それぞれの構造のＣｅ濃度勾配は異なる。アニーリングおよび評価について上に記載した手順にしたがって、ＩＱＥ値を得て、図１７に示した。０５０と表示されたサンプルは０．９３のＩＱＥを示し、一方、０５１と表示されたサンプルは、０．７１のＩＱＥを示した。この差は、ドーパントの濃度勾配がＩＱＥに影響を及ぼすことを示す。Ｃｅ濃度が高く、薄い放射性層は、濃度を下げることなく、拡散中に高いＩＱＥを達成するのに望ましいようである。

【0235】

実施例１１
非放射性（たとえば、非ドープ）の未焼結シートは、Ｙ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３の粉末を原子比率３：５で含み、それぞれの厚みが約１００μｍのシートを実施例１に記載されるように調製した。サンプル５〜１０において、放射性未焼結シートは、約０．５原子％のＣｅ（厚み３７μｍ）、１．５原子％のＣｅ（厚み２８μｍ）、２．０原子％のＣｅ（厚み２３μｍ）、０．２原子％のＣｅ（厚み１６０μｍ）、１．２５原子％のＣｅ（厚み１００μｍ）、４．０原子％のＣｅ（厚み１６μｍ）を含む前アニーリングしておいたプラズマ合成したＹＡＧ：Ｃｅ粉末を実施例３に記載したように調製したが、ただし、望ましい原子％を得るためにそれぞれ望ましいＣｅ量を使用し、望ましい厚みの未焼結（ｐｒｅｅｎ）シートを得るためにそれぞれのブレードギャップを選択した。たとえば、３７μｍの場合０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）、２８μｍの場合０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）、２３μｍの場合０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）、４０μｍの場合０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）、１６０μｍの場合４ｘ４０ｕｍの積み重ね、５０μｍの場合０．２５４ｍｍ（１０ｍｉｌ）、１００μｍの場合２ｘ５０μｍの積み重ね、１６μｍの場合０．１０１６ｍｍ（４ｍｉｌ）。

【0236】

サンプル１１では、約１．０原子％のＣｅを含む放射性未焼結シート（厚み５０μｍ）を実施例３に記載したように調製したが、ただし、望ましい原子％を得るためにそれぞれ望ましいＣｅ量を使用し、望ましい厚みの未焼結シートを得るためにそれぞれのブレードギャップを選択した。たとえば、５０μｍの場合０．２５４ｍｍ（１０ｍｉｌ）、実施例１に記載するようにＹ_２Ｏ_３およびＡ１_２Ｏ_３粉末を含む（ＢＥＴ表面積が４．６ｍ^２／ｇのＹ_２Ｏ_３粉末［３．９８４ｇ、９９．９９％、ロット番号Ｎ−ＹＴ４ＣＰ、Ｎｉｐｐｏｎ Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．］と、ＢＥＴ表面積が６．６ｍ^２／ｇのＡ１_２Ｏ_３粉末［２．９９８ｇ、９９．９９％、グレードＡＫＰ−３０、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．］）。

【0237】

図６に示すように、非放射性の２つの未焼結シート（２００μｍ）を放射性層のそれぞれの側に置くことによって、未焼結シートの積層体を構築した。これらの未焼結シートをレーザーカッターによって直径約１３ｍｍの円形に切断した。アニーリングのために実施例４に記載した手順にしたがって、ただし、空気中、有機構成要素を除去するために８００℃でアニーリングし、減圧下１７００℃で約５時間焼結させ、評価し、表２に示すようなＩＱＥ値を得た。

【表2】

【0238】

実施例１２
実施例１１で調製したサンプル５〜１０も分析し、飛行時間型二次イオン質量分析プロフィールを得た。

【0239】

ＹＡＧ：Ｃｅセラミックプレートをエポキシ樹脂で包んだ。包んだエポキシを硬化させた後、セラミックサンプルを機械的に研磨した。サンプルの表面汚染物質をビスマスイオンスパッタリングによって除去した。

【0240】

ＴＯＦ−ＳＩＭＳ ５ （ＩＯＮ−ＴＯＦ ＧｍｂＨ、ミュンスター、ドイツ）を用い、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析を行った。セラミックサンプルの表面に、２５ｋＶで加速したパルスビスマス一次イオン（Ｂｉ＋）を照射した。質量スペクトルを得るために、リフレクトロン型飛行時間質量分析計によってサンプルから放射された二次陽イオンを集め、加速後のエネルギー１０ｋＶのマイクロチャネルプレート検出器によって検出した。分析モードで電荷を中和するために、低エネルギーエレクトロンフラッドガン（ｌｏｗ−ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｆｌｏｏｄ ｇｕｎ）を利用した。

【0241】

イオン画像（Ａ１＋、Ｃｅ＋、Ｙ＋など）を最初に調製した。次いで、セラミックの厚み方向に沿ったそれぞれのイオンのプロフィール曲線をイオン画像から再構築した。シグナル強度とイオン濃度の関係をあらわす校正曲線を作成した。図１８に示すように、既知のイオン濃度を有する複数の標準サンプルを用い、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ装置のシグナル強度をプロットすることによって校正曲線を確立した。それぞれのＹＡＧ：Ｃｅセラミックプレートの厚み方向に沿ったＣｅ＋イオンの実際の原子パーセントをこの校正曲線を用いて最終的に分析した。

【0242】

図１９〜２４は、実施例１１のサンプル５〜１０のそれぞれのＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールを示す。サンプル８およびサンプル９のＣｅ＋のＴＯＦ−ＳＩＭＳプロフィールは、サンプル５〜７のプロフィールとは明瞭に異なっている。

【0243】

実施例１３：ポリマービーズを含むドープ層
５０ｍｌの高純度Ａ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶を、Ｙ_２Ｏ_３で安定化した直径３ｍｍのＺｒＯ_２球５５ｇで満たした。２０ｍｌのガラスバイアルに、０．１５３ｇの分散剤（Ｆｌｏｗｌｅｎ Ｇ−７００、共栄社）、２ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）、２ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）を分散剤が完全に溶解するまで混合した。分散剤溶液および焼結助剤としてテトラエトキシシラン（０．０３８ｇ、Ｆｌｕｋａ）をボールミル用瓶に加えた。

【0244】

ＢＥＴ表面積が４．６ｍ^２／ｇのＹ_２Ｏ_３粉末（３．９４ｇ、９９．９９％、ロット番号Ｎ−ＹＴ４ＣＰ、Ｎｉｐｐｏｎ Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．）と、ＢＥＴ表面積が６．６ｍ^２／ｇのＡ１_２Ｏ_３粉末（３．００ｇ、９９．９９％、グレードＡＫＰ−３０、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．）と、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３６Ｈ_２Ｏ（０．１５３ｇ、９９．９９％、Ａｌｄｒｉｃｈ）とをボールミル用瓶に加えた。粉末の合計重量は７．０ｇであり、Ｙ_２Ｏ_３とＡ１_２Ｏ_３の比率は、化学量論比率で３：５であった。Ｙ_２Ｏ_３粉末、Ａ１_２Ｏ_３粉末、Ｃｅ（ＮＯ_３）_３６Ｈ_２Ｏ、分散剤、テトラエトキシシラン、キシレン、エタノールをボールミルによって２４時間混合することによって、第１のスラリーを製造した。

【0245】

３．５ｇのポリ（ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル）（Ａｌｄｒｉｃｈ）、１．８ｇのベンジル ｎ−ブチルフタレート（９８％、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）、１．８ｇのポリエチレングリコール（Ｍｎ＝４００、Ａｌｄｒｉｃｈ）を１２ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）および１２ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）に溶解することによって、バインダーと可塑剤の溶液を調製した。第１のスラリーに上のバインダー溶液４ｇを加え、さらに２４時間ミルで混合することによって、第２のスラリーを製造した。ボールミルによる混合が終了したら、第２のスラリーを、孔径０．０５ｍｍの金属ふるいフィルターにシリンジによって通した。

【0246】

５０ｍｌの高純度Ａ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶を、Ｙ_２Ｏ_３で安定化した直径３ｍｍのＺｒＯ_２球１５ｇで満たした。１０ｇの第２のスラリー、０．０８１ｇのポリマー系ビーズ（１μｍ、架橋したポリメタクリル酸メチル樹脂、Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｈｏｋｕｂａｉ、Ｅｐｏｓｔａｒ ＭＡ１００１）を上のＡ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶に入れ、次いで、ミルによって４時間混合した。スラリーを室温で攪拌しつつ、スラリー中の溶媒を蒸発させることによって、スラリーの粘度を４００センチポイズ（ｃＰ）に調節した。次いで、調整可能な膜塗布機（Ｐａｕｌ Ｎ． Ｇａｒｄｎｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．）を用い、成型速度３０ｃｍ／分で、スラリーを離型基材（たとえば、シリコーンコーティングされたＭｙｌａｒ（登録商標）担体基材（Ｔａｐｅ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ））の上でキャスト成型した。膜塗布機のブレードギャップを０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌ）に設定した。キャスト成型したテープを周囲雰囲気で一晩乾燥させ、厚みが約５０μｍの未焼結シートを製造した。

【0247】

実施例１４：ポリマービーズを含む非ドープ層
５０ｍｌの高純度Ａ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶を、Ｙ_２Ｏ_３で安定化した直径３ｍｍのＺｒＯ_２球５５ｇで満たした。２０ｍｌのガラスバイアルに、０．１５３ｇの分散剤（Ｆｌｏｗｌｅｎ Ｇ−７００、共栄社）、２ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）、２ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）を分散剤が完全に溶解するまで混合した。分散剤溶液および焼結助剤としてテトラエトキシシラン（０．０３８ｇ、Ｆｌｕｋａ）をボールミル用瓶に加えた。

【0248】

ＢＥＴ表面積が４．６ｍ^２／ｇのＹ_２Ｏ_３粉末（３．９４ｇ、９９．９９％、ロット番号Ｎ−ＹＴ４ＣＰ、Ｎｉｐｐｏｎ Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．）と、ＢＥＴ表面積が６．６ｍ^２／ｇのＡ１_２Ｏ_３粉末（３．００ｇ、９９．９９％、グレードＡＫＰ−３０、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．）をボールミル用瓶に加えた。粉末の合計重量は７．０ｇであり、Ｙ_２Ｏ_３とＡ１_２Ｏ_３の比率は、化学量論比率で３：５であった。Ｙ_２Ｏ_３粉末、Ａ１_２Ｏ_３粉末、テトラエトキシシラン、キシレン、エタノールをボールミルによって２４時間混合することによって、第１のスラリーを製造した。

【0249】

３．５ｇのポリ（ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル）（Ａｌｄｒｉｃｈ）、１．８ｇのベンジル ｎ−ブチルフタレート（９８％、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）、１．８ｇのポリエチレングリコール（Ｍｎ＝４００、Ａｌｄｒｉｃｈ）を１２ｍｌのキシレン（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、研究グレード）および１２ｍｌのエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、試薬アルコール）に溶解することによって、バインダーと可塑剤の溶液を調製した。バインダー溶液４ｇを第１のスラリーに加え、次いでさらに２４時間混合することによって第２のスラリーを製造した。ボールミルによる混合が終了したら、第２のスラリーを、孔径０．０５ｍｍの金属ふるいフィルターにシリンジによって通した。

【0250】

５０ｍｌの高純度Ａ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶を、Ｙ_２Ｏ_３で安定化した直径３ｍｍのＺｒＯ_２球１５ｇで満たした。第２のスラリー１０ｇと、ポリマー系ビーズ（４μｍ、架橋したポリメタクリル酸メチル樹脂、日本触媒、Ｅｐｏｓｔａｒ ＭＡ１００４）２．２８４ｇをＡ１_２Ｏ_３ボールミル用瓶に加え、次いで４分間混合した。スラリーを室温で攪拌しつつ、スラリー中の溶媒を蒸発させることによって、スラリーの粘度を４００センチポイズ（ｃＰ）に調節した。次いで、調整可能な膜塗布機（Ｐａｕｌ Ｎ． Ｇａｒｄｎｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．）を用い、成型速度３０ｃｍ／分で、スラリーを離型基材（たとえば、シリコーンコーティングされたＭｙｌａｒ（登録商標）担体基材（Ｔａｐｅ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ） ）の上でキャスト成型した。膜塗布機のブレードギャップを０．１０１ｍｍ（４ｍｉｌ）に設定した。キャスト成型したテープを周囲雰囲気で一晩乾燥させ、厚みが約４０μｍの黄色未焼結シートを製造した。

【0251】

実施例１５：多孔性層を含む放射性セラミック
Ｙ_２Ｏ_３とＡ１_２Ｏ_３粉末の粉末を原子比率３：５で含む２種類の非ドープ層
（たとえば、非ドープホスト材料）であり、片方は厚みが１００μｍであってポリマービーズを含まず、もう一方は厚みが約４０μｍであり、６０ｖｏｌ％の４μｍのポリマービーズを含む非ドープ層を、フォトルミネッセンスを分散させることによって色度の角度依存性を高める目的で、ポリマービーズを含まないドープ層と非ドープ層の間に挿入した。ドープ層は、導波路効果によってフォトルミネッセンスのアウトカップリングによる消失を減らすために、約１．０原子％のＣｅ（厚み５０μｍ）を含むＹ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３と、粒径が１μｍの５ｖｏｌ％ポリマービーズとを含んでいた。これらの層をレーザーカッターによって直径約１３ｍｍの円形に切断した。対称形の形状の積層コンポジットを表３に記載するように構築した。

【表3】

【0252】

打ち抜いた円形の非ドープ未焼結シートおよびドープした未焼結シートのそれぞれの試験片を、鏡面研磨した表面を有する円形のダイの間に置き、ホットプレート上で８０℃まで加熱し、次いで、一軸方向の圧力が５メートルトンの水圧プレスで圧縮し、この圧力に５分間維持した。ドープ層および非ドープ層の積層コンポジットをこのようにして製造した。

【0253】

バインダー除去のために、組立体をＺｒＯ_２カバープレート（厚み１ｍｍ、グレード４２５１０−Ｘ、ＥＳＬ Ｅｌｅｃｔｒｏ ｓｃｉｅｎｃｅ Ｉｎｃ．）の間に挟み、厚みが５ｍｍのＡ１_２Ｏ_３プレートの上に置き、次いで、管状炉中、空気中で昇温速度０．５℃／分で８００℃まで加熱し、２時間維持して未焼結シートから有機成分を除去した。このプロセスでは、ポリマー成分を燃焼することによって、ポリマービーズを含む層の一部に多孔性構造が生成した。

【0254】

バインダー除去後、組立体を２０Ｔｏｒｒ、加熱速度１℃／分、１５００℃で５時間アニーリングし、非放射性層中のＹ−Ａｌ−Ｏの非ガーネット相（限定されないが、アモルファスイットリウムオキシド、ＹＡＰ、ＹＡＭまたはＹ_２Ｏ_３およびＡ１_２Ｏ_３を含む）を、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）相に変換し、最終的なＹＡＧの粒径を大きくした。

【0255】

第１のアニーリングの後、１０^−３Ｔｏｒｒの減圧状態、約１７００℃で５時間、加熱速度５℃／分で組立体をさらに焼結し、冷却速度１０℃／分で室温まで冷却し、厚みが約０．４ｍｍの半透明ＹＡＧセラミックシートを製造した。炉中、２０Ｔｏｒｒ、１４００℃で２時間かけ、加熱速度１０℃／分、冷却速度２０℃／分で褐色がかった焼結セラミックシートを再び酸化させた。焼結した積層コンポジットは、８００ｎｍで５０％より大きな透過率を示した。ピーク光の波長が４５５ｎｍの青色ＬＥＤで照射すると、放射性層と非放射性層との間に明確な界面を観察することはできず、このことは、ドープされたプラズマＹＡＧ層から非ドープＹＡＧ層へのセリウムの顕著な拡散が起こったことを示している。

【0256】

実施例１６：積層したコンポジットのＩＱＥおよび角度依存性の測定結果
実施例６に記載した装置と設定を使用し、ＩＱＥの測定を行った。実施例１５にしたがって製造した多孔性層を含む積層したコンポジットサンプルのＩＱＥは９０％であった。

【0257】

ＹＡＧリン光体セラミックの色度座標の角度依存性を測定するために、図２６に示す設定を使用した。この設定は、フォトルミネッセンスシグナルを集めるために、高感度マルチチャネル光検出器と、積分球（ＯＴＳＵＫＡ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ、Ｏｓａｋａ Ｊａｐａｎ）を含む。３６０度回転するプラットフォームと翻訳ステージによって、積分球に対するフォトルミネッセンス源の角度を０〜３６０度まで変えることができた。リン光体セラミックを１．０ｍｍ×１．０ｍｍの四角に切り、シリコーン樹脂によって青色ＬＥＤ（Ｃｒｅｅ Ｉｎｃ．）に接続し、周囲雰囲気下、１５０℃で１時間硬化させ、ＬＥＤモジュールを形成した。ＬＥＤモジュールを、回転プラットフォームを接続したサンプルホルダーに取り付けた。角度依存性を測定するために、ＤＣ電圧３．０Ｖ、電流０．１ＡをＬＥＤモジュールに印加した。０度での開始は、ＹＡＧセラミックが積分球に垂直に面するような位置であると定義され、ＹＡＧセラミックのフォトルミネッセンスを右回転および左回転で１０度回転するごとに９０度まで記録し、この角度は、積分球に面するＹＡＧセラミックの縁を意味する。

【0258】

図２７に示すような角度に対して色度座標をプロットすることによって、ＹＡＧセラミックの角度依存性を得た。四角のデータ点は、実施例１５にしたがって調製した放射性セラミックについて測定したものであり、一方、丸のデータ点は、実施例１１にしたがって調製した放射性セラミックについて測定したものである（すなわち、多孔性領域を含まない）。図２７から明らかなように、放射性セラミックに多孔性領域が含まれると、発光性の等方性が向上する。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25A】

【図25B】

【図25C】

【図26】

【図27】