Screening of Novel LED Nitride Phosphors using Vapor Phase Single Crystal Growth Method

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H03386
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 戸田 健司 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20293201)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 峰夫 新潟大学, 自然科学系, 教授 (30149984)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 窒化物 / 単結晶 / 気相成長 / 希土類 / 構造解析 / 蛍光体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、独自に開発した気相ー固相ハイブリッド法により新規組成の（酸）窒化物を育成することにより新規な蛍光体の開発に取り組んだ。得られた蛍光体については、単結晶による精密な構造解析を行った。本育成法では、揮発した原料ガスを、シードとしての不揮発性の原料粉末と反応させて結晶成長させる。そのため、窒化物原料の高温での揮発を圧力および温度をパラメータとして厳密にコントロールする必要がある。圧力および温度を正確に制御できる装置として本経費にて導入した真空加圧炉（島津メクテム株式会社VESTA PVLgr10/10）を用いて、気相ー固相ハイブリッド法により新規窒化物蛍光体の育成を試みた。現在まで、５種類の新規材料の作製に成功し、物性評価を進めている。特に興味深い材料は、緑色の狭帯域発光を示すLi-La-Si-N:Eu蛍光体（結晶構造を同定済み）と赤色のSr2AlSi4ON7:Eu蛍光体である。Sr2AlSi4ON7:Eu蛍光体は、単結晶構造解析により、アルミニウムイオンと酸化物イオンが特異的に一部のサイトを置換することを初めて明らかにした。また、これに基づき、639.0 nmで発光する(Sr0.9Eu0.1)2Si5N8と類似した骨格構造を持つ(Sr0.9Eu0.1)2AlSi4ON7がより長い652.9 nmで発光する理由が、発光イオンの選択的な占有であることを見出し、発光特性をチューニングすることに成功した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

５種類の新規な窒化物の単結晶育成に成功し、物性評価を進めている。計画はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

単結晶育成については順調に進行しており、今後も同様に推進していく。物性評価には、単結晶だけでなく、多量の粉末試料も必要であり、粉末合成のための焼成炉の整備や評価装置の導入を進めていく。