單晶螢光體和發光裝置的製作方法

2024-03-30 02:21:05

本申請是分案申請，原案申請的申請號為201480057864.5，國際申請號為pct/jp2014/077843，申請日為2014年10月20日，發明創造名稱為「單晶螢光體和發光裝置」。

本發明涉及單晶螢光體和發光裝置。

背景技術：

以往，已知一種發光裝置，該發光裝置具備：發光元件，其包括發出藍色的光的led(lightemittingdiode：發光二極體)；以及螢光體，其接收該發光元件的光而被激發，發出黃色的光，該發光裝置通過這些發光顏色的混合而放射白色光(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1記載的發光裝置構成為，使粒狀的螢光體包含於環氧樹脂中並將其配置在發出藍色的光的發光元件的周圍，通過該發光元件自身發出的光和螢光體發出的黃色光的混合而放射白色光。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:特開2010-155891號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

伴隨著發光裝置的高功率化而發光元件發熱成為大的問題。具體地說就是由向元件的投入電力引起的發光特性的變動以及伴隨著螢光體的溫度上升的特性的變動相互影響而產生的發光裝置的特性變動。

螢光體一般具有固有的量子效率(將激發光變換為螢光的效率)、溫度消光特性(伴隨著溫度的上升而量子效率降低的性質)。如果量子效率高，能通過使用螢光體得到高亮度的發光裝置，如果溫度消光特性優異，能使用於進一步高輸出的發光裝置中。

因此，本發明的目的之一是提供即使在高溫條件下也發揮優異的特性的單晶螢光體以及使用該螢光體的發光裝置。

用於解決問題的方案

為了達成上述目的，本發明的一方式提供下述[1]～[7]的單晶螢光體。

[1]一種單晶螢光體，具有由組成式(y1-x-y-zluxgdycez)3+aal5-ao12(0≤x≤0.9994，0≤y≤0.0669，0.0002≤z≤0.0067，-0.016≤a≤0.315)表示的組成。

[2]根據上述[1]所述的單晶螢光體，當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率為0.90以上。

[3]根據上述[1]所述的單晶螢光體，當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率為0.80以上。

[4]根據上述[1]或[2]所述的單晶螢光體，當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率的比值為0.90以上。

[5]根據上述[1]或[3]所述的單晶螢光體，當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率的比值為0.80以上。

[6]根據上述[1]或[2]所述的單晶螢光體，當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率的比值為0.85以上。

[7]根據上述[1]或[3]所述的單晶螢光體，當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率的比值為0.80以上。

另外，為了達成上述目的，本發明的其它方式提供下述[8]的發光裝置。

[8]一種發光裝置，具有：發光元件，其發出藍色系的光；以及單晶螢光體，其吸收上述發光元件發出的光而發出黃色系的螢光，上述單晶螢光體是上述[1]～[3]中的任一項所述的單晶螢光體。

[9]一種發光裝置，具有：發光元件，其發出藍色系的光；以及單晶螢光體，其吸收上述發光元件發出的光而發出黃色系的螢光，上述單晶螢光體是上述[4]所述的單晶螢光體。

[10]一種發光裝置，具有：發光元件，其發出藍色系的光；以及單晶螢光體，其吸收上述發光元件發出的光而發出黃色系的螢光，上述單晶螢光體是上述[5]所述的單晶螢光體。

[11]一種發光裝置，具有：發光元件，其發出藍色系的光；以及單晶螢光體，其吸收上述發光元件發出的光而發出黃色系的螢光，上述單晶螢光體是上述[6]所述的單晶螢光體。

[12]一種發光裝置，具有：發光元件，其發出藍色系的光；以及單晶螢光體，其吸收上述發光元件發出的光而發出黃色系的螢光，上述單晶螢光體是上述[7]所述的單晶螢光體。

發明效果

根據本發明的一方式，能提供即使在高溫條件下也發揮優異的特性的單晶螢光體以及使用該螢光體的發光裝置。

附圖說明

圖1是示意性地表示第1實施方式的cz法的單晶螢光體錠的提拉的截面圖。

圖2a是表示第1實施方式的單晶螢光體的螢光的峰值波長(nm)和內部量子效率ηint(300℃)的關係的圖。

圖2b是表示本實施方式的單晶螢光體的螢光的峰值波長(nm)和內部量子效率的比值ηint(300℃)/ηint(25℃)的關係的圖。

圖3是表示第1實施方式的單晶螢光體的螢光的峰值波長(nm)和外部量子效率的比值ηext(300℃)/ηext(25℃)的關係的圖。

圖4a是第2實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

圖4b是構成發光裝置的發光元件及其周邊部的垂直截面圖。

圖5a是第3實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

圖5b是構成發光裝置的發光元件的垂直截面圖。

圖5c是發光元件的俯視圖。

圖6是第4實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

圖7是第5實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

圖8a是第6實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

圖8b是構成發光裝置的發光元件的垂直截面圖。

圖9是第7實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

圖10a是第8實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

圖10b是構成發光裝置的發光元件及其周邊部的垂直截面圖。

圖11是第9實施方式的發光裝置的垂直截面圖。

附圖標記說明

1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g…發光裝置；2、21、22、102、104…螢光體；3…陶瓷基板；2a、21a、22a…第1面；2b、21b、22b…第2面；4、5…主體；51…保持部；4a、5a…開口部；4b…上表面；6…透明基板；10、10a、7…發光元件；11…元件基板；11a…第1主面；11b…第2主面；12…n型gan層；13…發光層；14…p型gan層；15a…n側電極；15b…p側電極；16…突塊；31、32、61、62…配線部；311、321、611、621…接合線；40、50…反射面；140…透明電極；140b…表面；70…ga2o3基板；71…緩衝層；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；80…晶體培育裝置；81…坩堝；82…筒狀容器；83…高頻線圈；90…融液；91…晶種；92…單晶螢光體錠；101、103…透明構件。

具體實施方式

[第1實施方式]

〔單晶螢光體〕

第1實施方式的單晶螢光體是將y3al5o12(yag)晶體作為母晶體的yag系螢光體，具有由組成式(y1-x-y-zluxgdycez)3+aal5-ao12(0≤x≤0.9994，0≤y≤0.0669，0.0002≤z≤0.0067，-0.016≤a≤0.315)表示的組成。在此，lu、gd是置換y的不成為發光中心的成分。ce是置換y的能成為發光中心的成分(活化劑)。

此外，上述單晶螢光體的組成中的一部分原子有時會佔據晶體結構上的不同位置。另外，上述組成式的組成比的o的值記述為12，但是上述組成也包含由於不可避免地混入或缺損的氧的存在而組成比的o的值稍微偏離12的組成。另外，組成式的a的值在單晶螢光體的製造上是不可避免地變化的值，但是在-0.016≤a≤0.315程度的數值範圍內的變化幾乎不會對單晶螢光體的物理性質造成影響。

另外，本實施方式的螢光體的特徵在於不包含ba、sr等2族元素和f、br等17族元素，具有高的純度。通過這些特徵能實現高亮度、高壽命的螢光體。

表示ce的濃度的上述組成式的z的數值範圍為0.0002≤z≤0.0067，這是因為在y的數值小於0.0002的情況下，由於ce濃度過低，會產生激發光的吸收變小，外部量子效率過小的問題，而大於0.0067的情況下，在培育單晶螢光體的錠時產生裂紋、空隙等，晶體質量降低的可能性變高。

該單晶螢光體例如能通過cz法(czochralskimethod：切克勞斯基法；直拉法；提拉法)、efg法(edgedefinedfilmfedgrowthmethod：限邊饋膜生長法)、布裡奇曼法(坩堝下降法)、fz法(floatingzonemethod：懸浮區熔法)、火焰熔融法等液相成長法得到。將通過這些液相成長法得到的單晶螢光體的錠切斷而加工成平板狀，或粉碎而加工成粉末狀，由此能用於後述的發光裝置中。

本實施方式的單晶螢光體具有優異的內部量子效率。例如，當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率為0.91以上。

根據文獻solid-statelightingresearchanddevelopment:multiyearprogramplanmarch2011(updatedmay2011)p.69的表a1.3，記載有內部量子效率(quantumyield(25℃)acrossthevisiblespectrum：在整個可見光譜的量子產率(25℃))的2010年的數值為0.90，2020年的目標值為0.95。由此，在業界可知道期待2年以0.01程度的量子效率的提高，可以說本實施方式的螢光體是申請時就具有接近或超過作為目標的數值的量子效率的優異的螢光體。

另外，本實施方式的單晶螢光體的至少一部分(詳細後述)，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率為0.90以上。

另外，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率為0.80以上。

這些單晶螢光體即使在300℃的高溫條件下也能確保高的內部量子效率，因此例如激發光為雷射的雷射投影儀、雷射前照燈那樣，作為用於每單位面積的亮度極高的發光裝置的螢光體能發揮優異的功能。

另外，上述的溫度為300℃時示出高的內部量子效率的單晶螢光體具有優異的溫度消光特性。例如，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率的比值為0.90以上。

另外，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率的比值為0.80以上。

另外，例如，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率的比值為0.85以上。

另外，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中，當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率相對於當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率的比值為0.80以上。

〔與多晶螢光體的比較〕

在由ce活化的yag系單晶螢光體和yag系多晶螢光體粉末中，ce的濃度和發光色的關係有很大不同。例如，在專利文獻(特開2010-24278號公報)中，記載有由具有由組成式(y1-zcez)3al5o12表示的組成的多晶螢光體粉末在0.003≤z≤0.2的ce濃度範圍中發出一定色度(0.41，0.56)的光。另一方面，在本實施方式的單晶螢光體中，色度隨ce濃度而變化，例如，用於發出與上述專利文獻的多晶螢光體粉末相同的色度(0.41，0.56)的光的組成是(y1-zcez)3al5o12(z＝0.0005)。

另外，在專利文獻(特許第3503139號公報)中，記載有具有由組成式(y1-a-bluaceb)3al5o12表示的組成的多晶螢光體粉末在a＝0.99，b＝0.01時發光色度為(0.339，0.579)，在a＝0.495，b＝0.01時發光色度為(0.377，0.570)。該多晶螢光體粉末中包含的ce的濃度與本實施方式的單晶螢光體中包含的ce的濃度相比高過不同的數量級。

這樣，在單晶螢光體中，為了發出期望的顏色的光而添加的ce的濃度與多晶螢光體相比極少，能降低高價的ce的使用量。

以下說明本實施方式的單晶螢光體的製造方法的一例。在以下的例子中，通過切克勞斯基法(cz法)培育單晶螢光體。

〔單晶螢光體的製造〕

首先，準備高純度(99.99％以上)的y2o3、lu2o3、gd2o3、ceo2、al2o3的粉末作為起始原料，進行乾式混合，得到混合粉末。此外，y、lu、gd、ce和al的原料粉末不限於上述物質。另外，在製造不包含lu或gd的單晶螢光體的情況下，不使用這些原料粉末。

圖1是示意性地表示通過cz法進行的單晶螢光體錠的提拉的截面圖。晶體培育裝置80主要具備：由銥製成的坩堝81；收納坩堝81的由陶瓷製成的筒狀容器82；以及纏繞在筒狀容器82的周圍的高頻線圈83。

將得到的混合粉末放入坩堝81內，在氮氣氛中由高頻線圈83將30kw的高頻能量提供給坩堝81而產生感應電流，對坩堝81進行加熱。由此使混合粉末を熔融，得到融液90。

接著，準備作為yag單晶的晶種91，使其頂端接觸融液90後，一邊以10rpm的轉速旋轉一邊以1mm/h以下的提拉速度提拉，在1960℃以上的提拉溫度在＜111＞方向培育單晶螢光體錠92。該單晶螢光體錠92的培育是在使氮以每分鐘2l的流量流入筒狀容器內，在大氣壓下，氮氣氛中進行的。

這樣，例如，得到直徑為大約2.5cm、長度為大約5cm的單晶螢光體錠92。通過將得到的單晶螢光體錠92切出期望的大小，能得到例如用於發光裝置的平板狀的單晶螢光體。另外，通過將單晶螢光體錠92粉碎，能得到粒子狀的單晶螢光體。

〔單晶螢光體的評價〕

製造組成不同的多個第1實施方式的單晶螢光體，進行組成的分析、cie色度、內部量子效率以及外部量子效率的評價。

組成分析是通過高頻感應耦合等離子體(icp)發光光譜分析法進行的。另外，對於ce濃度極小的單晶螢光體，同時使用icp質量分析法(icp-ms)。

在cie色度坐標的評價中，使用cie1931等顏色函數，求出激發光的峰值波長為450nm時的單晶螢光體的發光光譜的cie色度坐標。

內部量子效率和外部量子效率的評價是使用具備積分半球單元的量子效率測量系統進行的。以下，描述單晶螢光體的內部量子效率和外部量子效率的具體測量方法。

首先，對設置在積分半球單元內的作為標準樣品的硫酸鋇粉末照射激發光，測量激發光光譜。接著，對設置在積分半球單元內的硫酸鋇上的單晶螢光體照射激發光，測量激發反射光光譜和螢光發光光譜。然後，將在積分半球單元內擴散反射的激發光照射到設置在硫酸鋇上的單晶螢光體，測量再激發螢光發光光譜。

然後，從螢光發光光譜求出的光量子數與從再激發螢光發光光譜求出的光量子數的差除以從激發光光譜求出的光量子數與從激發反射光光譜求出的光量子數的差來求出內部量子效率。

另外，從螢光發光光譜求出的光量子數與從再激發螢光發光光譜求出的光量子數的差除以從激發光光譜求出的光量子數來求出外部量子效率。

在下面的表1和表2中示出評價的結果。表1中示出樣品編號為1～23的單晶螢光體樣品的評價結果，表2中示出樣品編號為24～46的單晶螢光體樣品的評價結果。

表1和表2示出本實施方式的單晶螢光體的組成式的x、y、z、a的值、測量時的單晶螢光體的溫度(℃)、激發光的峰值波長為440、450、460nm時的內部量子效率(ηint)、作為內部量子效率ηint的溫度特性的指標的ηint(300℃)/ηint(25℃)、激發光的峰值波長為440、450、460nm時的外部量子效率(ηext)、作為外部量子效率ηext的溫度特性的指標的ηint(300℃)/ηint(25℃)、激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長λp(nm)以及激發光的峰值波長為450nm時的cie色度坐標。

在此，ηint(300℃)是溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率，ηint(25℃)是溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率，ηint(300℃)/ηint(25℃)是ηint(300℃)相對於ηint(25℃)的比值。另外，ηext(300℃)是當溫度為300℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率，ηext(25℃)是當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的外部量子效率，ηext(300℃)/ηext(25℃)是ηext(300℃)相對於ηext(25℃)的比值。

對於被評價的單晶螢光體的樣品的形狀，樣品編號2的樣品是直徑為10mm，厚度為1.0mm的圓形的板，樣品編號17、23的樣品是直徑為10mm，厚度為0.3mm的圓形的板，樣品編號46的樣品是粉末，除此以外的樣品是一邊的長度為10mm，厚度為0.3mm的正方形的板。另外，除了粉末狀的樣品以外的全部樣品的兩面都進行鏡面研磨。

樣品的形狀原則上對外部量子效率的測量值有影響，但是同一樣品的外部量子效率的比值例如ηext(300℃)/ηext(25℃)的值不依賴於樣品的形狀。另一方面，內部量子效率的測量值幾乎不受樣品的形狀的影響。

表1

表2

根據表1，被評價的單晶螢光體的樣品的組成包含於由組成式(y1-x-y-zluxgdycez)3+aal5-ao12(0≤x≤0.9994，0≤y≤0.0669，0.0002≤z≤0.0067，-0.016≤a≤0.315)表示的組成中。

根據表1，被評價的全部單晶螢光體的樣品的當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的內部量子效率為0.91以上。

圖2a是表示本實施方式的單晶螢光體的當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長(nm)和內部量子效率ηint(300℃)的關係的圖。另外，圖2b是表示本實施方式的單晶螢光體的當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長(nm)和內部量子效率的比值ηint(300℃)/ηint(25℃)的關係的圖。

圖2a、圖2b的標記「○」為本實施方式的平板狀的單晶螢光體(樣品編號為4、7、8、30、45)的測量值，標記「◇」為粉末狀的單晶螢光體(樣品編號為46)的測量值，標記「◆」為作為比較例的由ce活化的yag系多晶螢光體粉末的測量值。

根據圖2a，本實施方式的單晶螢光體的內部量子效率ηint(300℃)在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中為0.90以上，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中為0.80以上。

另外，根據圖2a，多晶螢光體的內部量子效率ηint(300℃)小於本實施方式的單晶螢光體的內部量子效率ηint(300℃)，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中低於0.85，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中低於0.75。

根據圖2b，本實施方式的單晶螢光體的內部量子效率的比值ηint(300℃)/ηint(25℃)在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中為0.90以上，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中為0.80以上。

另外，根據圖2b，多晶螢光體的內部量子效率的比值ηint(300℃)/ηint(25℃)小於本實施方式的單晶螢光體的內部量子效率的比值ηint(300℃)/ηint(25℃)，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中低於0.90，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中低於0.80。

圖3是表示本實施方式的單晶螢光體的當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長(nm)和外部量子效率的比值ηext(300℃)/ηext(25℃)的關係的圖。

圖3的標記「○」為本實施方式的平板狀的單晶螢光體(樣品編號為4、7、8、30、45)的測量值，標記「◇」為粉末狀的單晶螢光體(樣品編號為46)的測量值，標記「◆」為作為比較例的由ce活化的yag系多晶螢光體粉末的測量值。

根據圖3，本實施方式的單晶螢光體的外部量子效率的比值ηext(300℃)/ηext(25℃)在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中為0.85以上，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中為0.80以上。

根據圖3，多晶螢光體的外部量子效率的比值ηext(300℃)/ηext(25℃)小於本實施方式的單晶螢光體的外部量子效率的比值ηext(300℃)/ηext(25℃)，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長為514nm以上且544nm以下的樣品中低於0.85，在當溫度為25℃，激發光的峰值波長為450nm時的螢光的峰值波長大於544nm且為546nm以下的樣品中低於0.75。

[第2實施方式]

本發明的第2實施方式是使用第1實施方式的單晶螢光體的發光裝置。以下，參照圖4說明第2實施方式。圖4a是第2實施方式的發光裝置1的垂直截面圖，圖4b是構成發光裝置1的發光元件10及其周邊部的垂直截面圖。

如圖4a所示，發光裝置1具有：led等作為發光元件的發光元件10；螢光體2，其以覆蓋發光元件10的光出射面的方式設置，包括第1實施方式的單晶螢光體；陶瓷基板3，其支撐發光元件10，包括al2o3等；主體4，其包括白色的樹脂；以及透明樹脂8，其將發光元件10和螢光體2密封。

陶瓷基板3具有例如由鎢等金屬形成圖案的配線部31、32。配線部31、32與發光元件10的n側電極15a和p側電極15b電連接。

主體4形成在陶瓷基板3上，在主體4的中央部形成有開口部4a。開口部4a形成為從陶瓷基板3側朝向外部開口寬度慢慢變大的錐狀。開口部4a的內面為將發光元件10發出的光朝向外部反射的反射面40。

如圖4b所示，發光元件10的n側電極15a和p側電極15b分別經由突塊16與陶瓷基板3的配線部31、32連接。

發光元件10是使用例如gan系半導體化合物的倒裝晶片型的元件，發出例如在380～490nm的波長具有光量的峰值的藍色系的光。該發光元件10在包括藍寶石等的元件基板11的第1主面11a按順序形成有n型gan層12、發光層13以及p型gan層14。在n型gan層12的露出部分形成有n側電極15a，在p型gan層14的表面形成有p側電極15b。

發光層13通過從n型gan層12和p型gan層14注入載流子而發出藍色系的光。該發出的光透射過n型gan層12和元件基板11，從元件基板11的第2主面11b出射。即，元件基板11的第2主面11b為發光元件10的光出射面。

在元件基板11的第2主面11b側，以覆蓋第2主面11b的整體的方式設置有螢光體2。例如，在螢光體2和元件基板11直接接觸的情況下，螢光體2的與元件基板11相對的第1面2a和元件基板11的第2主面11b通過分子間力接合。

螢光體2是平板狀的單晶螢光體。平板狀的單晶螢光體不需要像粒子狀的螢光體那樣分散在樹脂中，因此不會產生由光、熱引起的樹脂的劣化所導致的發光顏色的變化等問題。因此，發光裝置1這樣的使用平板狀的單晶螢光體的發光裝置的高亮度、高輸出、高溫等條件下的長期可靠性極高。螢光體2具有與第2主面11b同等或其以上的大小。

當對以上那樣構成的發光元件10通電時，電子經由配線部31、n側電極15a以及n型gan層12注入到發光層13中，另外空穴經由配線部32、p側電極15b以及p型gan層14注入到發光層13中，發光層13發光。發光層13發出的藍色的光透射過n型gan層12和元件基板11而從元件基板11的第2主面11b出射，入射到螢光體2的第1面2a。

從第1面2a入射的光的一部分作為激發光激發螢光體2中的電子。螢光體2吸收來自發光元件10的藍色系的光的一部分，例如，將其波長變換為在514～546nm的波長具有光量的峰值的黃色系的光。

入射到螢光體2的藍色系的光中的一部分被螢光體2吸收而進行波長變換，作為黃色系的光從螢光體2的第2面2b出射。另外，入射到螢光體2的光中的剩餘一部分不被螢光體2吸收而從螢光體2的第2面2b出射。藍色和黃色是互補色關係，因此發光裝置1放射將藍色光和黃色光混合後的白色光。

另外，該發光裝置1發出的白色光的色溫度能設定為4500k以上。白色光的色溫度能通過螢光體2的lu、gd的濃度或者作為活化劑的ce的濃度等來調整。而且通過添加具有比螢光體2長的波長的螢光光譜的第2螢光體，能將發光裝置1發出的白色光的色溫度調整為不到4500k。

[第3實施方式]

下面參照圖5說明本發明的第3實施方式。圖5a是第3實施方式的發光裝置1a的垂直截面圖，圖5b是構成發光裝置1a的發光元件10a的垂直截面圖，圖5c是發光元件10a的俯視圖。

在本實施方式的發光裝置1a中，發光元件發出的光入射到單晶螢光體而進行波長變換的構成與第2實施方式的發光裝置1共用，但是發光元件的構成和螢光體相對於發光元件的配置位置與第2實施方式不同。以下，對具有與第2實施方式相同的功能和構成的發光裝置1a的構成要素附上共用的附圖標記而省略說明。

如圖5a和圖5b所示，發光裝置1a以發光元件10a的元件基板11朝向陶瓷基板3側的方式配置。另外，螢光體21接合在發光元件10a的開口部4a側。螢光體21與第2實施方式的螢光體2同樣，包括第1實施方式的單晶螢光體。

如圖5b和圖5c所示，發光元件10a具有元件基板11、n型gan層12、發光層13、p型gan層14，還在p型gan層14上具有包括ito(indiumtinoxide：氧化銦錫)的透明電極140。在透明電極140上形成有p側電極15b。透明電極140使從p側電極15b注入的載流子擴散並將其注入到p型gan層14中。

如圖5c所示，螢光體21形成為在與p側電極15b和形成在n型gan層12上的n側電極15a對應的部分具有缺口的大致四邊形。另外，在螢光體21中，透明電極140側的第1面21a與透明電極140的表面140b通過分子間力接合。

如圖5a所示，發光元件10a的n側電極15a通過接合線311與陶瓷基板3的配線部31連接。另外，發光元件10a的p側電極15b通過接合線321與陶瓷基板3的配線部32連接。

當對以上那樣構成的發光元件10a通電時，電子經由配線部31、n側電極15a以及n型gan層12注入到發光層13中，另外空穴經由配線部32、p側電極15b、透明電極140以及p型gan層14注入到發光層13中，發光層13發光。

發光層13發出的藍色的光透射過p型gan層14和透明電極140而從透明電極140的表面140b出射。即，透明電極140的表面140b為發光元件10a的光出射面。從透明電極140的表面140b出射的光入射到螢光體21的第1面21a。

從第1面21a入射到螢光體21的光的一部分作為激發光激發螢光體21中的電子。螢光體21吸收來自發光元件10a的藍色光的一部分，將其波長變換為黃色光。更詳細地說，螢光體21吸收來自發光元件10a的藍色系的光，例如，發出在514～546nm的波長具有發光峰值的黃色系的光。

這樣，入射到螢光體21的藍色光中的一部分被螢光體21吸收而進行波長變換，作為黃色光從螢光體21的第2面21b出射。另外，入射到螢光體21的藍色光中的剩餘一部分不被螢光體21吸收而直接從螢光體21的第2面21b出射。藍色和黃色是互補色關係，因此發光裝置1a放射將藍色光和黃色光混合後的白色光。

[第4實施方式]

下面參照圖6說明本發明的第4實施方式。圖6是第4實施方式的發光裝置1b的垂直截面圖。

在本實施方式的發光裝置1b中，發光元件發出的光入射到單晶螢光體而進行波長變換的構成與第2實施方式的發光裝置1共用，但是螢光體的配置位置與第2實施方式不同。以下，對具有與第2或第3實施方式相同的功能和構成的發光裝置1b的構成要素附上共用的附圖標記而省略說明。

如圖6所示，發光裝置1b在陶瓷基板3上具備具有與第2實施方式相同的構成的發光元件10。發光元件10從位於主體4的開口部4a側的元件基板11(參照圖4b)的第2主面11b朝向主體4的開口部4a側出射藍色光。

在主體4以覆蓋其開口部4a的方式接合有螢光體22。螢光體22形成為平板狀，通過粘接劑等結合到主體4的上表面4b。螢光體22與第2實施方式的螢光體2同樣，包括第1實施方式的單晶螢光體。另外，螢光體22大於發光元件10。

當對以上那樣構成的發光裝置1b通電時，發光元件10發光，從第2主面11b朝向螢光體22出射藍色光。螢光體22從與發光元件10的出射面面對的第1面22a吸收發光元件10發出的藍色的光，將黃色的螢光從第2面22b放射到外部。

這樣，入射到螢光體22的藍色光中的一部分被螢光體22吸收而進行波長變換，作為黃色光從螢光體22的第2面22b出射。另外，入射到螢光體22的藍色光中的剩餘一部分不被螢光體22吸收而從螢光體22的第2面22b出射。藍色和黃色是互補色關係，因此發光裝置1b放射將藍色光和黃色光混合後的白色光。

在本實施方式中，發光元件10和螢光體22分離，因此與使螢光體與發光元件10的出射面接合的情況相比能使用大型的螢光體22，發光裝置1b的組裝的容易性提高。

[第5實施方式]

下面，參照圖7說明本發明的第5實施方式。圖7是第5實施方式的發光裝置1c的截面圖。如圖7所示，在本實施方式中，發光元件、安裝發光元件的基板以及螢光體的位置關係與第4實施方式不同。以下，對具有與第2、第3或第4實施方式相同的功能和構成的發光裝置1c的構成要素附上共用的附圖標記而省略說明。

本實施方式的發光裝置1c具有：主體5，其包括白色的樹脂；透明基板6，其被形成於主體5的狹縫狀的保持部51保持；螢光體22，其以覆蓋主體5的開口部5a的方式配置；發光元件10a，其安裝在透明基板6的與螢光體22側的面相反的一側的面；以及配線部61、62，其用於對發光元件10a通電。螢光體22與第2實施方式的螢光體11同樣，包括第1實施方式的單晶螢光體。

主體5在其中心部形成有半球狀的凹部，該凹部的表面成為使發光元件10a發出的光向螢光體22側反射的反射面50。

透明基板6包括例如矽酮樹脂或丙烯酸樹脂、pet等具有透光性的樹脂、或者包括玻璃狀物質、藍寶石、陶瓷、石英等單晶或多晶的具有透光性的構件，具有使發光元件10a發出的光透射的透光性和絕緣性。另外，配線部61、62的一部分與透明基板6接合。發光元件10a的p側電極和n側電極分別經由接合線611、621與配線部61、62的一端部電連接。配線部61、62的另一端部引出到主體5的外部。

當對以上那樣構成的發光裝置1c通電時，發光元件10a發光，發出的光的一部分透射過透明基板6而入射到螢光體22的第1面22a。另外，發光元件10a發出的光的其它一部分由主體5的反射面50反射而透射過透明基板6，入射到螢光體22的第1面22a。

入射到螢光體22的光中的一部分被螢光體22吸收而進行波長變換，剩餘一部分不被螢光體22吸收而從螢光體22的第2面22b出射。這樣，發光裝置1c放射將發光元件10a發出的藍色光和由螢光體22進行波長變換後的黃色光混合後的白色光。

根據本實施方式，從發光元件10a向與螢光體22側相反的一側出射的光由反射面50反射而透射過透明基板6，入射到螢光體22，因此發光裝置1c的光提取效率變高。

[第6實施方式]

下面參照圖8說明本發明的第6實施方式。圖8a是第6實施方式的發光裝置1d的垂直截面圖，圖8b是構成發光裝置1d的發光元件7的垂直截面圖。如圖8a所示，在本實施方式中，發光元件的構成及其配置與第4實施方式不同。以下，對具有與第2、第3或第4實施方式相同的功能和構成的發光裝置1d的構成要素附上共用的附圖標記而省略說明。

在發光裝置1d中，在設置於陶瓷基板3的配線部32上配置有發光元件7。如圖8b所示，發光元件7是按順序將ga2o3基板70，緩衝層71，si摻雜的n+-gan層72、si摻雜的n-algan層73、mqw(multiple-quantumwell：多量子阱)層74、mg摻雜的p-algan層75、mg摻雜的p+-gan層76、p電極77層疊而形成的。另外，在ga2o3基板70的與緩衝層71相反的一側的面設置有n電極78。

ga2o3基板70包括示出n型導電型的β-ga2o3。mqw層74是具有ingan/gan的多量子阱結構的發光層。p電極77是包括ito(indiumtinoxide：氧化銦錫)的透明電極，與配線部32電連接。n電極78通過接合線321與陶瓷基板3的配線部31連接。此外，作為元件基板，也可以使用sic來代替β-ga2o3。

當對如以上那樣構成的發光元件7通電時，電子經由n電極78、ga2o3基板70、緩衝層71、n+-gan層72以及n-algan層73注入到mqw層74中，另外空穴經由p電極77、p+-gan層76、p-algan層75注入到mqw層74中，發出藍色系的光。該發出的藍色系的光透射過ga2o3基板70等而從發光元件7的出射面7a出射，入射到螢光體22的第1面22a。

螢光體22從與發光元件7的出射面面對的第1面22a吸收發光元件10發出的藍色系的光，將黃色的螢光從第2面22b放射到外部。

這樣，入射到螢光體22的藍色光中的一部分被螢光體22吸收而進行波長變換，作為黃色光從螢光體22的第2面22b出射。另外，入射到螢光體22的藍色光中的剩餘一部分不被螢光體22吸收而從螢光體22的第2面22b出射。藍色和黃色是互補色關係，因此發光裝置1d放射將藍色光和黃色光混合後的白色光。

[第7實施方式]

下面參照圖9說明本發明的第7實施方式。圖9是第7實施方式的發光裝置1e的垂直截面圖。如圖9所示，在本實施方式中，螢光體的狀態及其配置與第2實施方式不同。以下，對具有與第2實施方式相同的功能和構成的發光裝置1e的構成要素附上共用的附圖標記而省略說明。

如圖9所示，發光裝置1e具有：led等作為發光元件的發光元件10；陶瓷基板3，其支撐發光元件10；主體4，其包括白色的樹脂；以及透明構件101，其將發光元件10密封。

粒狀的螢光體102分散在透明構件101中。螢光體102包括第1實施方式的單晶螢光體，例如，能通過將在第1實施方式製造的單晶螢光體錠92粉碎來得到。

透明構件101例如是矽酮系樹脂、環氧系樹脂等透明樹脂、或者玻璃等透明無機材料。

分散在透明構件101中的螢光體102吸收從發光元件10發出的藍色系的光的一部分，例如，發出在514～546nm的波長具有發光峰值的黃色系的螢光。不被螢光體102吸收的藍色系的光和從螢光體102發出的黃色系的螢光混合，從發光裝置1e發出白色的光。

此外，本實施方式的透明構件101和螢光體102也適用於其他實施方式。即，也可以使用本實施方式的透明構件101和螢光體102來代替第3實施方式的透明樹脂8和螢光體21。

[第8實施方式]

下面參照圖10說明本發明的第8實施方式。圖10a是第8實施方式的發光裝置1f的垂直截面圖，圖10b是構成發光裝置1f的發光元件10及其周邊部的垂直截面圖。如圖10所示，在本實施方式中，螢光體的狀態及其配置與第2實施方式不同。以下，對具有與第2實施方式相同的功能和構成的發光裝置1f的構成要素附上共用的附圖標記而省略說明。

如圖10a所示，發光裝置1f具有：led等作為發光元件的發光元件10；透明構件103，其以覆蓋發光元件10的光出射面的方式設置；陶瓷基板3，其支撐發光元件10；主體4，其包括白色的樹脂；以及透明樹脂8，其將發光元件10和透明構件103密封。

粒子狀的螢光體104分散在透明構件103中。螢光體104包括第1實施方式的單晶螢光體，例如，能通過將在第1實施方式中製造的單晶螢光體錠92粉碎來得到。

透明構件103例如是矽酮系樹脂、環氧系樹脂等透明樹脂、或者玻璃等透明無機材料。透明構件103例如具有與第2實施方式的螢光體2相同的形狀、大小。

分散在透明構件103中的螢光體104吸收從發光元件10發出的藍色系的光的一部分，例如，發出在514～546nm的波長具有發光峰值的黃色系的螢光。不被螢光體104吸收的藍色系的光和從螢光體104發出的黃色系的螢光混合，從發光裝置1f發出白色的光。

此外，本實施方式的透明構件103和螢光體104也適用於其他實施方式。例如，也可以使用本實施方式的透明構件103和螢光體104來代替第3實施方式的螢光體21或第4、5、6實施方式的螢光體22。

[第9實施方式]

下面參照圖11說明本發明的第9實施方式。圖11是第9實施方式的發光裝置1g的垂直截面圖。如圖11所示，在本實施方式中，包含粒子狀的單晶螢光體的透明構件的形狀與第8實施方式不同。以下，對具有與第8實施方式相同的功能和構成的發光裝置1g的構成要素附上共用的附圖標記而省略說明。

如圖11所示，發光裝置1g具有：led等作為發光元件的發光元件10；陶瓷基板3，其支撐發光元件10；以及透明構件103，其以覆蓋發光元件10的表面和陶瓷基板3的上表面的方式設置。

粒子狀的螢光體104分散在透明構件103中。螢光體104包括第1實施方式的單晶螢光體，例如，能通過將在第1實施方式中製造的單晶螢光體錠92粉碎來得到。

透明構件103例如是矽酮系樹脂、環氧系樹脂等透明樹脂、或者玻璃等透明無機材料。此外，本實施方式的透明構件103在使用塗布法等的製造工序上不僅形成在發光元件10的表面上有時還形成在陶瓷基板3上，但是也可以不形成在陶瓷基板3上。

分散在透明構件103中的螢光體104吸收從發光元件10發出的藍色系的光的一部分，例如，發出在514～546nm的波長具有發光峰值的黃色系的螢光。不被螢光體104吸收的藍色系的光和從螢光體104發出的黃色系的螢光混合，從發光裝置1g發出白色的光。

(實施方式的效果)

根據上述實施方式，能得到量子效率、溫度消光特性優異的螢光體。另外，通過使用量子效率、溫度消光特性優異的螢光體，能得到具有高亮度、高輸出、長壽命等優異的特徵的發光裝置。

從以上的說明可知，本發明不限定於上述實施方式和圖示例限定的方案，能在各權利要求項記載的範圍內作各種設計變更。例如，對於螢光體的製造方法示出了一例，但是本發明的螢光體不限定於通過該一例製造的螢光體。另外，也可以通過所謂的炮彈型的樹脂將發光元件和螢光體密封。另外，也可以是一個發光裝置具有多個發光元件的構成。另外，也可以將發出藍色系的光的發光元件的光作為激發光而發出黃色系的光的單晶螢光體和包括發出與上述單晶螢光體不同的色調的光的單晶螢光體等多個單一的單晶的螢光體組合而構成發光裝置。

另外，上述實施方式是能提高能量效率，實現節能的led發光裝置等發光裝置或者使用於該發光裝置的單晶螢光體，因此具有節能效果。

工業上的可利用性

提供即使在高溫條件下也發揮優異特性的單晶螢光體以及使用該螢光體的發光裝置。