セラミックス蛍光体の表面修飾における結合構造モデルと発光効率への影響

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06828
• Research Institution: Anan National College of Technology
• Principal Investigator: 小西 智也 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 准教授 (90455163)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 希土類イオン / 蛍光体 / セラミックス / 発光効率 / 表面構造 / 分光分析 / 表面修飾

Outline of Annual Research Achievements

Er3+添加セラミックスナノ蛍光体は，イメージング・認証用の蛍光インクとしての応用が期待されるが，機能化や分散安定化のためポリマーによる表面修飾が必須である.しかし，同時にEr3+の非輻射緩和速度が増大し，発光効率の低下が避けられない.本研究では，結合構造を具体的に分子モデル化し，非輻射緩和速度を検討することで，Er3+の発光効率に及ぼす影響を理論的に解明するとともに、Er3+の発光効率を低下させない結合構造による表面修飾手法の確立を目的とする.
これまでの研究により，表面修飾にあたり，水溶液処理による表面親水化，疎水化のプロセスを予め行うことにより，発光の改善が認められたが，依然として発光の低下をもたらす水酸基の導入を完全に除去することはできなかった．溶液処理による表面修飾の各段階の表面状態を分析したところ，最後の乾燥過程で物理吸着水は除去されるものの，化学吸着水酸基が導入されてしまうことがわかった．そこで，溶液処理後に溶媒を置換し真空乾燥を行うことや，凍結乾燥を行うことにより水酸基の導入を抑えることができた．これをもとに表面での結合構造のモデル化を行った．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

表面修飾の最終段階において予期せぬ水酸基が導入されることがわかった．有効な結合構造モデルを構築するため，水酸基が導入されない処理方法の検討に時間を要したため．

Strategy for Future Research Activity

結合構造モデルをもとに蛍光寿命測定と量子収率測定を行い，非輻射遷移過程の解析を行う．また，最終年度の計画に沿って，最適な結合構造モデルによる表面修飾を試みる．

Causes of Carryover

H30年度は研究が当初の計画通りに進まず，その解決に向けた実験に追加経費の発生が懸念されたため．平成31年度早期に分析に必要な未購入物品の導入および成果発表に使う予定である．