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ナノ粒子形成によるアルカリハライド結晶薄膜のシンチレーション機能の制御

Research Project

Project/Area Number 15656007
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

中山 正昭  大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30172480)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Keywordsアルカリハライド / 薄膜 / CsI / NaI / LiI / ナノ粒子 / シンチレーション / 自己束縛励起子 / 発光
Research Abstract

薄膜結晶の母体材料として、代表的なアルカリハライド・シンチレータ材料であるCsIに着目し、ヨウ素をコモンイオンとした2種類のアルカリハライド(NaI, LiI)をドーピング材料として試料作製を行った。試料作製においては、まず、ブリッジマン法によりバルク結晶を作製し、それをソースとして真空蒸着法を用いて薄膜の結晶成長を行った。物性評価に関しては、構造物性の観点から、X線構造解析と原子間力顕微鏡による表面モルホロジー観察を行い、光物性の観点から、X線励起発光(シンチレーション)スペクトル、紫外線励起発光スペクトルの測定を行った。研究成果の概要を以下に述べる。
(1)NaIをドーピングしたCsI(CsI:Na)薄膜では(ドーピング濃度0.1〜0.3mol%)、昨年度の研究において、真空中での熱処理(250℃、1〜3時間)によりNaIナノ粒子が形成され、それによりシンチレーションが活性化することを見出した。この成果をベースとして、母体であるCsI結晶からNaIナノ粒子への励起エネルギー移動機構に関する研究を行った。X線励起シンチレーションと紫外線励起発光の温度依存性の系統的な測定から、約100K以下の低温領域では、母体CsIに起因する自己束縛励起子発光が主発光であり、100K以上の温度領域において、前記の自己束縛励起子が熱エネルギーによりホッピング運動してNaIナノ粒子に捕捉され、ナノ粒子に起因するシンチレーションが主発光となることを見出した。(2)LiIをドーピングしたCsI(CsI:Li)薄膜(ドーピング濃度0.1〜0.3mol%)において、熱処理によるナノ粒子形成とそれに伴うシンチレーションの活性化が生じることを新たに見出した。また、CsI:Na系と同様なエネルギー移動機構を確認した。この成果は、「ナノ粒子形成によるシンチレーション機能の制御」という概念が新たなパラダイムとなりうることを実証している。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (2 results) Publications (2 results)

  • [Journal Article] Scintillation properties of CsI:Na thin films from viewpoint of nanoparticle formation2005

    • Author(s)
      M.Nakayama
    • Journal Title

      Journal of Luminescence (in press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Scintillation activated by nanoparticle formation in CsI:Na thin films2004

    • Author(s)
      M.Nakayama
    • Journal Title

      Journal of Luminescence 108

      Pages: 359-363

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 中山正昭: "CsI : Na薄膜におけるナノ粒子形成とシンチレーション機能"固体物理. Vol.38,No.12. 865-869 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Nakayama: "Scintillation activated by nanoparticle formation in CsI : Na thin films"Journal of Luminescence. (to be published). (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL: 

Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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