液相析出法による希土類系物質のパノスコピック形態制御と材料機能の高度発現

• Project/Area Number: 16080211
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 出来 成人 Kobe University, 工学研究科, 教授 (10101065)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水畑 穣 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10283871) ; 梶並 昭彦 神戸大学, 環境管理センター, 准教授 (10169443)
• Project Period (FY): 2004 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥39,300,000 (Direct Cost: ¥39,300,000); Fiscal Year 2007: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2006: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2005: ¥9,500,000 (Direct Cost: ¥9,500,000); Fiscal Year 2004: ¥24,900,000 (Direct Cost: ¥24,900,000)
• Keywords: 液相析出法 / 液相充填法 / 酸化ユウロピウム / 反転オパール構造 / 金属フッ化物錯体 / ストップバンド / 絶対反射率測定 / 参加ジルコニウム / 酸化ジルコニウム / ユウロピウムドープ / フォトニックバンドギャップ / ポリスチレンテンプレート / 蛍光スペクトル / 絶対反射可視スペクトル / 希土類含有薄膜 / 酸化スズ / 酸化ランタン / センサ

Research Abstract

液相充填法にて反転オパール構造を有するSnO_2を作製し、それらの内部への発光体としてZrO_2:Eu^<3+>の充填を行い、その発光特性の評価を行った。自己集積により得られたポリスチレン(PS)コロイド結晶をテンプレートとし、SnO_2を液相析出法にて析出させた後、400℃にて2h焼成を施すことで反転オパール構造を有するSnO_2を作製した。さらにこの反転オパール構造を有するSnO_2に液相析出法にてZrO_2:Eu^<3+>を析出させ、SnO_2・ZrO_2:Eu^<3+>複合体を作製した。ZrO_2:Eu^<3+>充填前後におけるSnO_2反転オパールの断面SEM像観察したところ、充填前の試料は球形の空隙が規則正しく配列した構造が観察された。さらに充填後の試料においては規則構造を保持したまま、空隙内部までZrO_2:Eu^<3+>が充填されていることが確認され、深部までZrO_2:Eu^<3+>の充填が進んでいた。絶対反射率測定の結果、充填前後のいずれの試料においても周期構造由来のストップバンドが確認された。ZrO_2:Eu^<3+>を充填したSnO_2コンポジットにおける絶対反射測定によると、平均屈折率の増加に伴うストップバンドの長波長側へのシフトが見られた。これらの結果より、光学物性制御に対してZrO_2:Eu^<3+>が充填されたSnO_2反転オパール構造体が有用であることが示唆された。周期構造体中のZrO_2:Eu^<3+>は、構造をもたない薄膜試料に比べ高い発光強度を示した。これは反転オパール構造内において励起光の多重反射が生じ、効率のよい発光が起きたものと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Deep reactive ion etching (Deep-RIE) process for fabrication of ordered structural metal oxide thin films by the liquid phase infiltration method (2008)
  • Author(s): Minoru Mizuhata
  • Journal Title: Microelectronic Engineering 85 Pages: 355-364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Copper Ferrite Thin Films from Aquieous Solution by the Liquid-Phase Deposition Metnod (2007)
  • Author(s): Shigehito DEKI
  • Journal Title: Chemistry Letters 36 Pages: 518-519
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and the luminescence property of Tb^<3+> doped ZrO_2 thin film by the liquid phase deposition method (2007)
  • Author(s): Do-Hyung CHO
  • Journal Title: Journal of the Ceramic Society of Japan 115 Pages: 608-611
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhancement of photoluminescence from Eu3+ doped ZrO_2 in SnO_2 inverseopal structure prepared by the liquid phase infiltration method (2007)
  • Author(s): Minoru Mizuhata
  • Journal Title: Journal of the Ceramic Society of Japan 115 Pages: 724-728
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 金属フルオロ錯体の加水分解平衡反応を利用した液相析出法による機能性金属酸化物形状規制合成 (2007)
  • Author(s): 水畑 穣
  • Journal Title: 材料の科学と工学 44 Pages: 34-47
  • NAID: 10024352711
• [Journal Article] Synthesis and Luminescence Property of Eu^<3+>/ZrO_2 Thin Film by the Liquid Phase Deposition (LPD) Method (2006)
  • Author(s): Kentaro Kuratani
  • Journal Title: J.Alloys and Compounds 408-412 Pages: 711-716
• [Journal Article] Novel Fabrication of High Quality ZrO_2 Ceramic Thin Films from Aqueous Solution (2005)
  • Author(s): Kentaro Kuratani
  • Journal Title: J.American Ceramics Soc. 88・10 Pages: 2923-2927
• [Journal Article] Aqueous solution-based synthesis of rare earth-doped metal oxide thin films (2004)
  • Author(s): Shigehito Deki et al.
  • Journal Title: Thin Solid Films 460・1-2 Pages: 83-86
• [Journal Article] Synthesis and Luminescence Property of Eu^<3+>/ZrO_2 Thin Film by the Liquid Deposition (LPD) Method
  • Author(s): Kentaro Kuratani et al.
  • Journal Title: J.Alloys Compd. (印刷中)(未定)
• [Presentation] 液相析出法による有機色素含有金属酸化物薄膜の作製 (2008)
  • Author(s): 出来成人
  • Organizer: 電気化学会第75回大会
  • Place of Presentation: 甲府
  • Year and Date: 2008-03-31
• [Presentation] 液相充填法による階層を有する金属酸化物構造体の創製 (2008)
  • Author(s): 出来成人
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] ナノ反応場としての異相共存場の解明と溶液反応による高次構造体の創製 (2007)
  • Author(s): 水畑 穣
  • Organizer: 第12回コロイド・界面実践講座
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2007-12-10
• [Presentation] 液相析出法によるTb3+dope d ZrO2 薄膜の合成と発光特性 (2007)
  • Author(s): 趙度衡
  • Organizer: 2007年電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] 液相充填法により酸化物反転オパール構造に充填されたTb3+doped ZrO2 の発光挙動と形状依存性 (2007)
  • Author(s): 出来成人
  • Organizer: 2007年電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] 液相充填法による高次構造セラミックス薄膜の合成と光学・発光特性 (2007)
  • Author(s): 水畑穣
  • Organizer: 日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Remarks]
  • URL: http://cx2.scitec.kobe-u.ac.jp/index_j.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] ナノオーダーサイズの三次元周期構造を有した三次元構造体 (2008)
  • Inventor(s): 出来成人, 水畑 穣
  • Industrial Property Rights Holder: 財)新産業創造研究機構
  • Industrial Property Number: 2008-020249
  • Filing Date: 2008-01-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] ナノオーダーサイズの三次元周期構造を有した三次元構造体 (2008)
  • Inventor(s): 出来成人, 水畑 穣
  • Industrial Property Rights Holder: 財)新産業創造研究機構
  • Industrial Property Number: 2008-020250
  • Filing Date: 2008-01-31