高濃度付活蛍光体の高輝度化

1999 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 根本特殊化学株式会社, 平塚工場技術開発課, 部長代行 ; 菅井 孝 根本特殊化学株式会社, 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

本研究では、発光イオンが一次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をEu^<3+>サイト間のパーコレーションモデルで説明し、励起エネルギー移動の機構を最隣接サイト間の多極子-多極子相互作用であることを結論づけた。これらの結論より、アパタイト構造を持つGe化合物を合成した。この化合物における発光イオン間の距離はエネルギー移動の臨界距離に近く、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、我々が合成に成功した層状ペロブスカイトおよびGe酸化物の単結晶を育成し、その物性の評価を行った。単結晶は、構造決定および光学測定に利用可能な質の高いものであり、これは新規化合物群のレーザー材料など各種の光学材料としての潜在的な可能性を示すものである。
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発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。こう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+>-activated luminescence 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 new oxide apatite, NaLa_9(GeO_4)_6O_2"Journal of Solid State Chemistry. 139. 304-309 (1998)
• [Publications] S. Tobitsuka, T. Honma, T. Wakayama, K. Toda, M. Sato: "Single crystal growth and domain structure of CsLaTa_2O_7"Journal of the European Ceramic Society. 19. 1559-1562 (1999)
• [Publications] K. Toda, M. Honda, Y. Ishimoto, M. Sato: "Physical properties of non-stoichiometric rare earth orhoniobates"Key Engineering Materials. (印刷中).