2018 Fiscal Year Research-status Report
近赤外広帯域固体光源に向けた遷移金属イオン添加蛍光体の発光波長制御に関する研究
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18K13995
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
七井 靖 青山学院大学, 理工学部, 助教 (80755166)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 蛍光体 / 近赤外線 / 3d遷移金属イオン / 近赤外光源 / 光物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は2種類のクロムイオン添加酸化物蛍光体について、合成法の確立と発光特性の解明をおこなった。具体的な成果を以下に示す。
Cr3+添加Mg4Nb2O9（Mg4Nb2O9:Cr3+）蛍光体についてCr3+濃度を変化させた試料の合成に成功し、その発光特性のCr3+濃度依存性を明らかにした。いずれのCr3+濃度でも、Cr3+に起因する750 nmから1250 nmに渡る広帯域発光が得られ、そのピーク波長は890 nmであった。また、発光強度はCr3+濃度が0.1mlol%から増加するにつれ上昇し、0.7mol%で最大になった。これ以上の濃度では逆に発光強度が低下した。これはCr3+の濃度消光によるものだと考えられる。この成果は第79回応用物理学会秋季学術講演会で発表した。さらに第34回近赤外フォーラムにおいて、この蛍光体とLEDとを組み合わせた近赤外広帯域光源について報告し、Best Poster Award（39件中3件受賞）を受賞した。
Cr3+,Cr4+共添加Mg2SiO4（Mg2SiO4:Cr）蛍光体についてCrイオン濃度を変化させた試料の合成に成功した。また、発光特性のCrイオン濃度依存性について明らかにした。約800 nmおよび1120 nmにピークを持つ、650 nmから1400 nmにおよぶ超広帯域発光を示した。励起スペクトルの測定結果より、800 nm帯の発光帯はMgサイトを置換したCr3+、1120 nm帯の発光帯はSiサイトを置換したCr4+にそれぞれ起因したものであると考えられる。さらに、この蛍光体とLEDとを組み合わせた近赤外広帯域光源を作製し、その光出力のCr濃度依存性を明らかにした。この成果は国際会議（EL2018）で報告すると共に、論文としてまとめ、Japanese Journal of Applied Physicsに採録が決定している。
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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
2種類の蛍光体（Mg4Nb2O9:Cr3+およびMg2SiO4:Cr）について、その合成方法を確立し、発光特性を明らかにすることができた。 また、その成果を学会で発表すると共に、学術論文にまとめることができた。さらに、本研究で扱う材料の応用分野である、近赤外分光技術に関する研究会でも報告し、Best Poster Awardを受賞することができた。これは、本研究がその応用分野からも興味を持たれているためだと考える。以上より、本研究は計画通りに遂行できていると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に得られたMg4Nb2O9:Cr3+およびMg2SiO4:Cr蛍光体について、構成元素を他元素で置換する。置換量を変化させた時の結晶構造と発光特性の変化を明らかにする。また、それらの蛍光体とLEDとを組み合わせた光源の作製および光源としての発光特性の評価も合わせておこなう。
さらに、Mg4Nb2O9:Cr3+およびMg2SiO4:Cr蛍光体についてXANESおよびEXAFSスペクトル測定をおこない、蛍光体中のクロムイオンの価数およびクロムイオン周りの局所構造を明らかにする。
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