2017 Fiscal Year Research-status Report
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
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15K05648
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
渡 孝則 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10136541)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | アップコンバージョン / 蛍光体 / 酸化亜鉛 / 酸化チタン / 希土類金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化チタンゾル溶液、酸化亜鉛微粉末、硝酸ツリウム(Tm)、硝酸イッテルビウム(Yb)を原料とし、TiO2:ZnOの混合比、硝酸塩の濃度、を変化させ、1300℃で加熱することにより発光体を合成した。生成物には、発光相であるZn2TiO4と副生相であるRe2TiO5, Re2Ti2O7及び原料のTiO2が共存した。ZnO/TiO2モル比(x)が0.5～1.0まで４相が共存したが、x=1.25, 1.5ではZn2TiO4とRe2Ti2O7のみとなった。Zn2TiO4の生成割合はx値と共に増加した。980nmのレーザー光源で795nmの近赤外発光を示した。発光強度はxの増加と共に増大しx=1で最大となり、1.25以上で低下した。これはZnイオンサイトの空孔生成により説明できた。Tm添加量を変化させたところ、発光強度はEr=0～0.125mol%ではTm添加量の増加と共に増大したが、0.15mol%では低下した。これより最適Er添加量は0.125mol%であることが分かった。前者の理由はTmイオンが発光元素であるためであり、後者の理由はTmが高濃度となるためにTm同士でのエネルギー移動が起こり、発光しなくなるためである。Yb添加量を変化させたところ、発光強度はYb=0～15mol%ではYb添加量の増加と共に増大したが、18mol%では低下した。これより最適Yb添加量は15mol%であることが分かった。Ybイオンは照射光を吸収しTmイオンへ移動する役割をするので、前者の理由はYb濃度が高くなったこと、後者の理由はTb同士でのエネルギー移動のためである。また、Tm及びYbは8配位のZnサイトを置換していると考えられる。発光強度より求められた励起段数は1.01となり、多くの緩和過程が関与していることが考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
試料が多相であったためコンピュータソフトによるエネルギー計算は実施できなかったが、エロビウム、ホロニウム、ツリウムの添加効果、生成相、酸化亜鉛の添加量、発光メカニズム、欠陥構造について明確にできた。３報の査読付論文を発表し、２件の国際会議発表を行った。さらに１報の論文査読が通り、印刷中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)発光元素である希土類金属イオンにより発光波長が異なり、Ho:548nm（緑色）、Er:675nm（赤色）、Tm: 795nm（近赤外）、となる理由を、電子エネルギー準位との関係を調査し明らかにする。
(2) 発光元素である希土類金属イオンにより最適添加量が異なる、Ho:0.05、Er:3.0、Tm: 0.125mol%、ことの理由を解明するための文献調査を行う。
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| Causes of Carryover |
初年度の残額が多くなったために最終年度である平成29年度でも残額が生じた。
次年度使用額は、全体をまとめるための補助費、受理論文の別刷り代、製本代として利用する。
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