Study on the control of luminescence wavelength of transition metal ion doped phosphors for wideband near-infrared LEDs

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K13995
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) (2019-2020); Aoyama Gakuin University (2018)
• Principal Investigator: Nanai Yasushi 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (80755166)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 蛍光体 / 近赤外線 / 3d遷移金属イオン / 近赤外光源 / 光物性

Outline of Final Research Achievements

Near-infrared (NIR) light has larger penetration depth than those within other wavelength regions. Thus, wideband NIR light-sources are used in an absorption spectrometry for non-destructive food analysis. Recently, wideband NIR LEDs that can replace lamps is desirable for the absorption spectrometry. In this study, we aimed to control the emission wavelength of NIR phosphors doped with chromium ions (Cr3+, Cr4+) for application to wideband NIR LEDs. Mg4Nb2O9:Cr3+, Mg2SiO4:Cr3+,Cr4+ and Ca2GeO4:Cr4+ phosphors are developed, which can be efficiently excited by commercially available LEDs. They are suitable for use with Si and InGaAs-based photodetectors.

Free Research Field

光物性実験、材料工学（特に蛍光体材料）

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

クロムイオン（Cr3+,Cr4+）イオンを添加した近赤外領域で広帯域な発光帯を有する蛍光体について、母材による発光波長の変化と結晶構造やクロムイオン周りの局所構造を対応付けることで、発光波長制御および高い発光効率を得るための指針を得ることができた。
本研究により得られた知見を活用して新しい近赤外蛍光体の開発を進めることで、非破壊成分分析用のLEDベースの光源、および、それを用いた分光分析装置の実現につながる。その結果、食品の成分分析や危険物の探知などをより容易に行えるようになることが期待できる。