2015 Fiscal Year Research-status Report
ガラス蛍光体の発光イオン周辺局所構造及び母体構造の統合解釈と発光特性
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15K06441
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
渕 真悟 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (60432241)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ガラス蛍光体 / 発光スペクトル / 発光効率 / フォノンエネルギー / ＥＸＡＦＳ / ＸＲＤ / 周辺局所構造 / 母体構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は、「ガラス蛍光体の作製と光学特性の評価」、「ＥＸＡＦＳ測定と高エネルギーＸＲＤ測定とそれらの解析」、「立体構造の推定」の研究を行った。
ガラス蛍光体の作製と光学特性の評価では、Ｓｍ２Ｏ３又はＰｒ６Ｏ１１を添加したＺｎＯ－Ｂ２Ｏ３系ガラス、Ｓｂ２Ｏ３－ＺｎＯ－Ｂ２Ｏ３系ガラス、Ｓｂ２Ｏ３－ＺｎＯ－ＧｅＯ２系ガラスを作製した。Ｓｍ３＋については、発光スペクトルに大きな差は無く、発光効率が変化することがわかった。一方、Ｐｒ３＋については、ＧｅＯ２系ガラスとＢ２Ｏ３系ガラスで発光スペクトルが変化し、ＧｅＯ２系ガラスの発光効率が比較的高いことがわかった。さらに、Ｔｍ２Ｏ３添加Ｓｂ２Ｏ３－ＺｎＯ－Ｂ２Ｏ３系ガラス、Ｓｂ２Ｏ３－ＺｎＯ－ＧｅＯ２系ガラスを作製した。これらのガラスでもＧｅＯ２系ガラスとＢ２Ｏ３系ガラスで発光スペクトルが変化し、ＧｅＯ２系ガラスの発光効率が比較的高いことがわかった。
このような発光スペクトルの変化はフォノンエネルギーの変化で説明できるため、ＳｍＮ添加及びＳｍＦ３添加ガラスを作製した。また、ＰｒＦ３添加ガラスも作製した。その結果、発光スペクトルは、母体ガラス構造と共に希土類イオン周辺局所構造にも影響されること明らかにした。
ＥＸＡＦＳ測定と高エネルギーＸＲＤ測定とそれらの解析については、研究を効率良く進めるために、後述する立体構造の推定を優先させた結果、本年度は、既に高エネルギーＸＲＤ測定を済ませた試料（Ｓｍ２Ｏ３添加Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３系ガラス）の解析に留まった。
ＥＸＡＦＳ測定解析と高エネルギーＸＲＤ測定解析をおこなった後、直ちに立体構造の推定が可能となるように、両解析結果から希土類イオンがガラス母体中のどの位置に存在しているのか検討するためのプログラムを作成した。また、作成したプログラムについて、実行条件を明らかにした。
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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
本研究では、希土類イオン周辺局所構造とガラス母体構造を統合解釈して、希土類イオン周辺の立体構造を推定し、発光特性との間にどのような相関関係が存在するか見出すことを目的にしている。
平成２７年度の研究によって、希土類イオン、修飾酸化物、ガラス形成酸化物を変化させた試料の作製と発光特性の測定をおこなった。また、希土類周辺局所構造と母体構造とを分けて評価できる試料の作製と発光特性の測定をおこなった。これらの試料を作製したことによって、ＥＸＡＦＳ測定やＸＲＤ測定をおこなう準備が出来た。
また、立体構造を推定するためのプログラム作成を前倒しで実施したことによって、ＥＸＡＦＳ解析とＸＲＤ解析をおこなった後、直ちに立体構造推定へ進むことができるようになった。
このように、本年度は、試料作製とプログラム作成をおこなうことが出来、今後の研究を進めるための基礎データ取得と準備が整った。したがって、本研究は概ね順調に進展しているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度以降は、組成を系統的に変化させたガラス（例えば、ガラス形成酸化物としてＰ２Ｏ５系を用いたガラス、ガラス母体組成の混合比率を変化させたガラス、希土類イオンに隣接する陰イオンを変化させたガラス等）の作製を継続して、発光特性評価をおこなう。また、これまでに作製したサンプル及び今後作製するサンプルについて、ＥＸＡＦＳ測定及びＸＲＤ測定をおこなう。これらにより、多くのガラス蛍光体のデータを収集する。そして、構造解析結果と発光特性との間のユニバーサルな関係を明らかにする。
また、本年度作成したプログラムの実行条件を精査し、ＥＸＡＦＳ測定の解析結果とＸＲＤ測定の解析結果を統合解釈し、ボール＆スティックモデルを作成する。そして、希土類イオン周辺の立体構造を明らかにし、希土類イオンがガラス母体構造中のどのような位置に存在しているのか検討する。
このようにして得られた「構造解析結果と発光特性の間のユニバーサルな関係」と「希土類イオン周辺の立体構造」から、発光特性と強い相関関係を有する特徴的な希土類イオン周辺の立体構造を見出す。
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