2020 Fiscal Year Annual Research Report
Structure model of surface modification of ceramics phosphors and influence on the emission efficiency
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17K06828
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| Research Institution | Anan National College of Technology |
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Principal Investigator |
小西 智也 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (90455163)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 希土類イオン / 蛍光体 / セラミックス / 表面修飾 |
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| 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.
昨年度までにモデル化された結合構造による表面修飾を，Er3+添加NaYF4蛍光体の疎水性表面で行うためのプロセスを検討した．水酸化ナトリウム，エタノール，オレイン酸，フッ化アンモニウム，硝酸ナトリウムを原料とした水熱合成により表面に水酸化物を有するEr3+添加NaYF4ナノ蛍光体を得た．続いてアクリル酸処理によってビニル基による疎水化処理を行い，さらにPEGメタクリレートによる表面修飾を行った．表面処理の各段階において980 nm励起による550 nm帯と670 nm帯の可視発光（アップコンバージョン発光）が観測された．蛍光スペクトル測定，量子収率測定により，表面修飾による発光効率の低下を50%程度に抑制することができ，30 mWレーザーダイオードによる励起下において十分に目視可能な発光を得ることができた．また，PEGで表面修飾することにより水性溶媒に分散することもでき，溶液中における発光も確認することができた．今後，さらなる発光効率低下の抑制，製造プロセスのスケールアップ等について検討を重ねる．
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