Study on new phoshor materials for luminescence in long wavelength and absorption in broad region

• Project/Area Number: 16K06719
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Okuno Tsuyoshi 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (70272135)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 蛍光体 / 希土類 / 発光 / 光材料 / ランタノイド / 光物性 / 硫化物 / 光機能性 / 熱蛍光 / エネルギー緩和 / 材料工学

Outline of Final Research Achievements

New red or orange sulfide phosphors are studied. These phosphors including lanthanum, yttrium, and silicon were synthesized by solid state reaction under vacuum or sulfur vapor atmosphere. Optical centers are cerium ions, which are known as blue or yellow materials. Internal quantum efficiency was as high as 62%. Luminescence wavelength is controlled by the concentration of cerium. Optical absorption is realized from ultraviolet to green wavelength region.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で用いたセリウムは、白色LEDにも使われている高効率の蛍光イオンである。しかし、橙赤色のような長波長で発光する例はこれまでほとんど知られていなかった。また、通常は酸素や窒素を含んだ化学物質が蛍光体として用いられており、高温高圧等の特殊な条件が作製には必要である。本研究では、硫黄やその蒸気を用いることで、セリウムによる高効率の長波長発光をえることに成功した。作製条件や用いる材料の最適化により、いっそうの効率向上や高機能化、すなわち省消費電力への貢献が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] 低速電子線励起用新規橙赤色硫化物蛍光体の開発 (2019)
  • Author(s): 奥野剛史、中川康弘、志村佳熙、七井靖、佐藤義孝、御園生敏行
  • Journal Title: 信学技報 IEICE Technical Report Volume: EID2018-12 (2019-01) Pages: 89-92
• [Journal Article] Broad luminescence of Ce3+ in multiple sites in (La,Ce,Y)6Si4S17 (2018)
  • Author(s): Yasushi Nanai, Hayato Kamioka and Tsuyoshi Okuno
  • Journal Title: Journal of Physics D: Applied Physics Volume: 51 Issue: 13 Pages: 135103-135103
  • DOI: 10.1088/1361-6463/aaaf5e
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 亜鉛を含むシリコン硫化物蛍光体膜の作製と評価 (2019)
  • Author(s): 中村 裕貴、奥野 剛史
  • Organizer: 応用物理学会（2019春）
• [Presentation] II-Y2S4蛍光体の発光波長制御 (2019)
  • Author(s): 黒川 郁弥、奥野 剛史
  • Organizer: 応用物理学会（2019春）
• [Presentation] 青色励起可能な赤色発光リン酸塩蛍光体の発光特性 (2019)
  • Author(s): 久島 大輝、奥野 剛史
  • Organizer: 応用物理学会（2019春）
• [Presentation] ボールミルを用いたBaMoO4:Eu3+ の作製 (2019)
  • Author(s): 柿野 良太郎、奥野 剛史
  • Organizer: 応用物理学会（2019春）
• [Presentation] CaAl2O4:M,Ga3+ (M=Ce3+,Eu2+) 蛍光体の発光特性 (2019)
  • Author(s): 渡部 勇太、奥野 剛史
  • Organizer: 応用物理学会（2019春）
• [Presentation] Zn3(PO4)2:Mn2+,Ga3+ の熱蛍光特性と燐光減衰曲線の評価 (2019)
  • Author(s): 富田 一光、奥野 剛史
  • Organizer: 応用物理学会（2019春）
• [Presentation] 低速電子線励起用新規橙赤色硫化物蛍光体の開発 (2019)
  • Author(s): 奥野剛史、中川康弘、志村佳煕、七井靖、佐藤義孝、御園生敏行
  • Organizer: 電子情報通信学会 発光型／非発光型ディスプレイ合同研究会
• [Presentation] Ca2SiS4:Eu2+,Er3+蛍光体の残光特性 (2018)
  • Author(s): 保木 渉馬、奥野 剛史、青野 瑞樹、七井 靖
  • Organizer: 2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 赤色蛍光体CaAlSiN3:Eu2+の低Eu2+濃度における青色発光の検討 (2018)
  • Author(s): 須田 順子、神垣 良昭、奥野 剛史
  • Organizer: 2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 発光色の調整可能なCaM2O4:Eu3+ (M = Sc,In)蛍光体の発光特性 (2018)
  • Author(s): 佐々木 智徳、奥野 剛史、極檀 紘希
  • Organizer: 2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] La2S3:Ce3+の赤色カソードルミネッセンスおよびフォトルミネッセンス (2018)
  • Author(s): 中川 康弘、奥野 剛史、七井 靖
  • Organizer: 2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] Broad luminescence of Ce3+ in multiple sites in (La,Ce,Y)6Si4S17 phosphor (2017)
  • Author(s): Yasushi Nanai, Hayato Kamioka, and Tsuyoshi Okuno
  • Organizer: International Symposium of Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 青色蛍光体SrAl2O4:Ce3+ におけるGa添加による発光向上 (2017)
  • Author(s): 極檀紘希、奥野剛史、七井靖
  • Organizer: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [Presentation] Sr2SiS4:Eu2+,Ln3+ 蛍光体の発光および残光特性 (2017)
  • Author(s): 青野瑞樹、奥野剛史、七井靖
  • Organizer: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [Presentation] Y4(SiS4)3:Ln3+ 蛍光体の温度特性およびエネルギー緩和過程 (2017)
  • Author(s): 満澤隆太郎、鈴木洋介、奥野剛史、七井靖
  • Organizer: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [Presentation] 2価、4価イオン共添加Y2O2S:Eu3+ 蛍光体の熱蛍光特性 (2017)
  • Author(s): 滝沢健太、奥野剛史、七井靖
  • Organizer: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [Presentation] (La,Ce,Y)6Si4S17 蛍光体の時間分解発光特性 (2016)
  • Author(s): 七井靖，上岡隼人，奥野剛史
  • Organizer: 2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 新潟朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
• [Presentation] シリコン硫化物蛍光体の母体励起発光 (2016)
  • Author(s): 七井靖、奥野剛史
  • Organizer: 第363回蛍光体同学会
  • Place of Presentation: 化学会館ホール（東京都千代田区）
  • Invited