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Energy transfer and luminescence in perovskite-type oxide phosphors doped with lanthanide ions at B site

Research Project

Project/Area Number 19K05004
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 InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

Ueda Kazushige  九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70302982)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords蛍光体 / 酸化物 / 希土類イオン / ペロブスカイト / エネルギー移動 / 発光 / 酸化物蛍光体 / サイト別添加 / サイト別発光 / セリウム / テルビウム / 希土類添加 / ペロブスカイト構造 / Bサイト置換
Outline of Research at the Start

本研究では、最近見出したA・B各サイトに発光中心を選択添加できる単純ペロブスカイト型酸化物蛍光体を用い、各サイトからの発光特性を正確に分離しながら整理・理解する。
実際の選択添加では添加サイトの分離は完全ではないため、一部の添加イオンはアンチサイトに添加される。そのため、励起波長によっては両者の混合した蛍光が観察されるため、まずはピーク分離を行い、各サイトの発光を明らかにする。その後、希土類イオンを単独添加または共添加した場合の発光を調査して、各サイト間でのエネルギー移動を解析し、各サイト間でのエネルギー移動を利用した新規蛍光体の開発を試みる。

Outline of Final Research Achievements

Large lanthanide ions usually occupy B-sites in perovskite-type oxides, ABO3. However, it was found previously that Tb3+ ions were located at not only A sites but also B sites in LaScO3. Because the luminescence properties of lanthanide ions located at B sites have not been understood yet, the luminescence of Tb3+ or Eu3+ was examined in some double perovskite-type oxides, where the doped lanthanide ions are restricted to occupy either A or B sites. The site-dependent luminescence of Tb3+ or Eu3+ was clearly observed and the site-dependent luminescence properties and mechanisms were clarified. The site-dependent luminescence properties of Tb3+ or Eu3+ were further elucidated in a simple perovskite-type LaLuO3 doped with Tb3+ or Eu3+ site-selectively. In addition, the Tb3+ luminescence by energy transfer from Ce3+ at A site to Tb3+ at A site or Tb3+ at B site were demonstrated. Because of these findings, the development of new phosphors will be anticipated controlling the doping sites.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ペロブスカイト型酸化物のAサイトに希土類イオンを添加した蛍光体の研究例は数多く存在するため、新しい蛍光体を開発するためには、Bサイトへの添加やエネルギー移動との組み合わせが不可欠である。しかし、それらについては現在ほとんどわかっていない。本研究では、単純ペロブスカイト型酸化物やダブルペロブスカイト型酸化物において、希土類イオンをAまたはBサイトにサイト別に添加して、その発光特性を初めて解明した。さらに、単純なサイト別発光だけでなく、共添加によるエネルギー移動を使ったサイト別発光が起こることを実証し、今後の新規蛍光体の可能性を示唆した。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Site-Dependent Tb3+ Luminescence by Energy Transfer from Ce3+ in Ce3+ - Tb3+ Codoped LaLuO32022

    • Author(s)
      Nagashima Shoichiro、Ueda Kazushige、Omata Takahisa
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 126 Issue: 14 Pages: 6499-6504

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c01074

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Energy Diagrams of Lanthanide Energy Levels in Perovskite‐Type Calcium‐Based Double Oxides Examined by X‐Ray Photoelectron Spectroscopy2021

    • Author(s)
      Ueda Kazushige、Yamamoto Ryo、Shimizu Yuhei
    • Journal Title

      physica status solidi (b)

      Volume: 258 Issue: 12 Pages: 2100450-2100450

    • DOI

      10.1002/pssb.202100450

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Host Lattice-Excitation-Enhanced Photoluminescence in Eu3+-Doped LaInO3 Epitaxial Films2021

    • Author(s)
      Oshime Norihiro、Ueda Kazushige、Takashima Hiroshi
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 21 Issue: 5 Pages: 2663-2667

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c01531

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Site-Dependent Eu3+ Photoluminescence in Double Perovskite-Type Alkaline Earth Lanthanum Tantalates2021

    • Author(s)
      Kazushige Ueda, Takuma Yoshino, Yuhei Shimizu, Tetsuo Honma, Florian Massuyeau, Stephane Jobic
    • Journal Title

      Journal of Luminescence

      Volume: 229 Pages: 117683-117683

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2020.117683

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Site-Selective Doping and Site-Sensitive Photoluminescence of Eu3+ and Tb3+ in Perovskite-Type LaLuO32019

    • Author(s)
      Ueda Kazushige、Tanaka Syuto、Yoshino Takuma、Shimizu Yuhei、Honma Tetsuo
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 58 Issue: 16 Pages: 10890-10897

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b01273

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Site Dependence of Tb3+ Luminescence in Double Perovskite-Type Alkaline Earth Lanthanum Tantalates2019

    • Author(s)
      Ueda Kazushige、Tanaka Syuto、Yamamoto Ryo、Shimizu Yuhei、Honma Tetsuo、Massuyeau Florian、Jobic Stephane
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 124 Issue: 1 Pages: 854-860

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b09260

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Yb3+をサイト別添加したペロブスカイト型LaScO3 のYb3+近赤外発光2022

    • Author(s)
      永島彰一郎,植田和茂
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2022年年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Luminescence and Energy Levels of Lanthanide Ions Site-Selectively Doped in Perovskite-Type LaLuO32021

    • Author(s)
      Kazushige Ueda, Ryo Yamamoto, Yuhei Shimizu
    • Organizer
      MRM2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pr3+-Gd3+共添加LaLuO3の発光とサイト別エネルギー移動2021

    • Author(s)
      永野恭祐,植田和茂
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第34回度秋季シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト型酸化物 CaZrO3中へのEu3+のサイト選択添加と蛍光評価2021

    • Author(s)
      尾方龍彦,植田和茂
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第34回度秋季シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Ce3+-Tb3+共添加ペロブスカイト型LaLuO3中のCe3+からTb3+へのエネルギー移動2021

    • Author(s)
      永島彰一郎,植田和茂,小俣孝久
    • Organizer
      日本セラミックス協会  2021年年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Ce3+-Tb3+共添加ペロブスカイト型LaLuO3のサイト別蛍光評価2020

    • Author(s)
      永島彰一郎,植田和茂
    • Organizer
      日本セラミックス協会九州支部 2020年度秋季研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ペロブスカイト型LaLuO3:Eu3+中におけるEu3+発光のサイト依存性2019

    • Author(s)
      吉野卓馬, 植田和茂
    • Organizer
      2019年度九州支部秋季研究発表会・九州環境セラミックス討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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