赤外線を可視光へ変換するセラミック蛍光体の高変換メカニズムの解明

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05648
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 渡 孝則 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10136541)
• Project Period (FY): 2015-10-21 – 2018-03-31
• Keywords: アップコンバージョン / 蛍光体 / 固相法 / 近赤外レーザー光 / チタン酸亜鉛

Outline of Annual Research Achievements

酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ホロミウム、酸化イッテルビウムの粉末混合物を空気中、1200℃で加熱する事により近赤外レーザー光(980nm)で発光する蛍光体の合成に成功した。発光色は緑色で、発光スペクトルでは548nm及び670nmに強いピークが認められた。特に548nmの発光が強かったため目視で緑色に見えると考えられる。
生成相は酸化チタンと酸化亜鉛の配合比により変化し、酸化亜鉛と酸化チタンの混合比が1～2ではチタン酸亜鉛、チタン酸希土類金属の２つの結晶が、混合比が0.5～1では酸化チタン、チタン酸亜鉛、チタン酸希土類金属の３つの結晶からなった。発光強度は酸化亜鉛と酸化チタンの混合比が1のときに最大となることを見出した。
発光強度は、ホロミウム添加量0.05、イッテルビウム添加量0.09で最大を示すことが分かった。本系ではイッテルビウムがレーザー光を吸収し、これをホロミウムに２回連続して移動する事によりホロミウムに高いエネルギーが蓄えられ、これが緑色発光となって現れる。そこで、ホロミウムとイッテルビウムの濃度が高ければ高いほど強い発光を示したと考えられる。ただし、高濃度では同じ元素間でのエネルギー移動のためにロスが生じ、発光強度が低下したと考えられる。
チタン酸亜鉛の結晶体積と発光強度との関係をまとめると、結晶体積が小さいほど強い発光が得られる傾向が認められた。これは発光メカニズムと大きく関係すると考えられ、更なる検討が必要である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実施計画通りに進捗したが、励起段数を求めるまでには至らなかった。

Strategy for Future Research Activity

原料として微粒子及び金属塩を用い、均一混合した粉体を作製し、合成条件と各特性との関係を調べる。
アップコンバージョン解析ソフトによりシュミレーションを行い、発光メカニズムを解明する。
生成結晶の構造解析を行い、発光メカニズムを解明する。

Causes of Carryover

交付内定の連絡が平成２７年１０月２３日であり、本研究に関する物品は年度前半でほぼ購入していたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

原料の購入、合成関連消耗品の購入、アップコンバージョン解析ソフトのライセンス購入、国内学会出張旅費、謝金