高濃度付活蛍光体の高輝度化

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555275
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 佐藤 峰夫 新潟大学, 工学部, 教授 (30149984)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 康充 根本特殊化学, 平塚工場技術開発課, 課長代行 ; 菅井 孝 根本特殊化学, 技術開発本部, 主任研究員 ; 戸田 健司 新潟大学, 工学部, 助教授 (20293201)
• Keywords: 蛍光 / 濃度消光 / 低次元 / 結晶構造 / パーコレーションモデル / 励起エネルギー

Research Abstract

本研究は、発光イオンが一元鎖や二次元面に配置された特異な結晶構造を持つ化合物において高い輝度を持つ化合物を探索するとともに、発光イオン間の励起エネルギー移動に関する基本的な知見を得ることを目的としている。まず、モデル化合物として、希土類のEu^<3+>イオンが二次元面を形成している層状ペロブスカイト化合物SrRE_2Al_2O_7、BaRE_2Ti_3O_<10>、RETa_3O_9そしてRbRETa_2O_7(RE=希土類)における発光の濃度依存性を研究した。これらの化合物における濃度消光は、Eu^<3+>サイト間のパーコレーションモデルで説明できる。このモデルから、Eu^<3+>サイト間のエネルギー移動は、最隣接サイトの間で多極子一多極子相互作用により起き、臨界距離は4〜5Å程度であるということが結論づけられた。これらの結論より、アパタイト構造を持つゲルマニウム酸塩を合成した。この化合物における発光イオンのサイトにおける隣接距離は3.6および4.0Åと臨界距離に近く、励起エネルギーの回遊を抑制することができる。それにより濃度消光を抑制し、市販の高輝度蛍光体を上回る輝度が得られた。
また、発光イオンの低次元配置という対策が、一般的な設計指針としてすべてのタイプの蛍光体に適用できるかどうかを確認するために、結晶構造を構成する格子自体が発光する自己付活型蛍光体のAVO_3(A=K、Rb、Cs)に対して研究を行った。この化合物は、VO_4四面体の一次元鎖から形成されており、その鎖の間をアルカリ金属イオンが占めている。その結果、アルカリ金属のイオン半径が大きくなり鎖間の距離が遠ざかるにつれてバナジン酸塩からの発光輝度が高くなることから、この化合物においても低次元化が有効であることが確認された。
このような分子設計の立場からの材料開発は、従来の蛍光体の研究には存在しなかった新しい考え方である。

Research Products

• [Publications] T.Honma, K.Toda Z-G.Ye, M Sato: "Concentration Quenching of the Eu^<3+> -Activeted huminescence in Some Layered Perovskites with Two-Dimensional Arrangement" Journal of Physics and Chemistry of Solids. 59. 1187-1193 (1998)
• [Publications] M.Takahashi, K.Uematsu Z-G.Ye, M.Sato: "Single-Crystal Growth and Structure Determination of a New Oxide Apatite, Nalag (GeO_4)_6O_2" Journal of Solid State Chemistry. 139. 304-309 (1998)