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Band-gap engineering of novel phosphors with narrow f-f emission

Research Project

Project/Area Number 18K04714
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
Research InstitutionOkayama University of Science

Principal Investigator

Sato Yasushi  岡山理科大学, 理学部, 准教授 (90383504)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords蛍光体 / バンドギャップ制御 / f-f発光 / ランタノイドイオン / 酸窒化物 / ペロブスカイト
Outline of Final Research Achievements

We developed the new narrow-band phosphors with f-f emission in order to use some white-LED applications. To realize f-f emissions by rare-earth ions activated phosphors excited by near-UV and blue lights, perovskite oxide-oxynitride solid solutions were used as host compounds. We confirmed that the adjustments of energy gap between valence and conduction bands (Eg) in host compounds enabled us to excite the f-f emission from Pr3+ ions in host lattice by near UV lights. In addition, we investigated the other host compounds with Eg corresponding to near-UV region for the use of narrow-band phosphors with f-f emission. We successfully prepared the high-pure single phase of LaMO2N (M:Zr, Hf) by the heat treatment using ammonia gas with active metals such as Mg and Al. Based on these results, we proposed the new material design for narrow-band phosphors with f-f emission and showed the possibility of the phosphors for the use of white-LED applications.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において実証したホスト物質のバンドギャップ制御を利用した発光イオンの励起とf-f発光制御の試みは、Pr3+による赤色発光だけでなく、Tb3+による緑色発光やTm3+による青色発光にも適用でき、f-f発光型蛍光体のみの組み合わせによる白色光の再現を可能である。よって、本研究での成果は、従来のf-d発光型蛍光体に代わる新しいタイプの白色LED用蛍光体の物質設計法であり、実用化に向けた更なる発展が望まれる。今後の課題として発光強度の向上が挙げられるが、ホスト物質の結晶性向上による改善が予想され、次世代白色LED用蛍光体としての利用が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Presentation] Pr3+賦活酸化物-酸窒化物蛍光体の発光特性2020

    • Author(s)
      佐藤泰史,小田原仁,垣花眞人
    • Organizer
      第30回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 複合アニオン化合物の新物質探索と高純度試料合成2020

    • Author(s)
      福田慎, 佐藤泰史
    • Organizer
      日本セラミックス協会・第27回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 水溶性乳酸Ta錯体を用いたPr3+賦活CaTaO2N-CaTa2/3Mg1/3O3酸窒化物固溶体の合成2020

    • Author(s)
      野田紗伽, 佐藤泰史
    • Organizer
      日本セラミックス協会・第27回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] バンドギャップ制御に基づくペロブスカイト型酸窒化物-酸化物蛍光体の合成と発光特性評価2020

    • Author(s)
      柳本理江, 佐藤泰史
    • Organizer
      日本セラミックス協会・第27回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 活性金属を用いた還元テルミット法によるペロブスカイト酸窒化物の合成2019

    • Author(s)
      福田慎, 佐藤泰史, 垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会・第26回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] d0カチオンを含むシリコン酸窒化物の合成2019

    • Author(s)
      大野徳仁, 楠将貴, 冨田恒之, 佐藤泰史, 垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会・第26回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Narrow Band Emission of Pr3+-activated oxide-oxynitride perovskites under near-UV lights controlled by bandgap engineering2019

    • Author(s)
      Yasushi Sato,Natsumi Yoshimura, Koji Tomita, Masato Kakihana
    • Organizer
      236th ECS Meeting
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Control of excitation energy in Pr3+-activated oxide-oxynitride perovskites by bandgap engineering2019

    • Author(s)
      Yasushi Sato, Jin Odahara, Natsumi Yoshimura, Masato Kakihana
    • Organizer
      10th International Symposium on Nitrides (ISNT2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水溶液法で合成した酸化物系蛍光体の発光特性とカチオン濃度との関係2019

    • Author(s)
      佐藤泰史,吉村菜摘,草野圭弘,岡島敏浩,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会2019年年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Design of novel phosphors with narrow f-f emission by band-gap engineering2019

    • Author(s)
      Y. Sato, J. Odahara, T. Iwamoto, Y. Iwashita and M. Kakihana
    • Organizer
      43rd International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC 2019)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バンドギャップエンジニアリングによるPr3+賦活ペロブスカイト蛍光体の励起エネルギー制御2018

    • Author(s)
      佐藤泰史,小田原仁,垣花眞人
    • Organizer
      第28回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ペロブスカイト酸窒化物蛍光体の合成と発光特性2018

    • Author(s)
      山木望先,佐藤泰史,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会・第25回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Ca-Zr-Si-O系蛍光体の合成と発光特性2018

    • Author(s)
      谷崇光,佐藤泰史,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会・第25回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 岡山理科大学・理学部化学科・無機物質化学(佐藤)研究室

    • URL

      http://www.chem.ous.ac.jp/~imc/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 岡山理科大学理学部佐藤研究室ウェブサイト

    • URL

      http://www.chem.ous.ac.jp/~imc/

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 岡山理科大学理学部化学科無機物質化学(佐藤)研究室

    • URL

      http://www.chem.ous.ac.jp/~imc/

    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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