2021 Fiscal Year Annual Research Report
革新的近赤外蛍光体の劣化機構解明と高性能バインダの開発による超広帯域LEDの実現
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21H01630
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
福田 隆史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (50357894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
正井 博和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10451543)
許 健 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYS研究員 (10889918)
芦葉 裕樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90712216)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 次世代産業用光源 / 超広帯域LED / 新規近赤外蛍光体 / 高耐久性バインダ材料 / デバイス化プロセス開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
『次世代産業用超広帯域LED』を実現するためには、蛍光体やマトリクス材料の高性能化とデバイス化プロセス技術に関してそれぞれの革新が必要である。そこで、本年度は、以下の具体的課題に取り組み、それぞれ記載の成果を得た。
【1】「蛍光体の熱劣化機構の解明と劣化抑制技術の開発」：紫外、または、青色LEDによる励起（励起強度：100~1000mW）時に蛍光体微粒子が受ける温度上昇について高精度サーモグラフィなどを用いた計測を行い、励起強度と蛍光体微粒子の局所温度の関係について定量的な評価を行った。さらに、大気下、または、真空下において一定時間加熱を行い、各温度での蛍光特性（強度、波長）変化に関するデータを取得し、熱劣化機構について考察を進めた。また、各種バインダやフィラーについて熱伝導シミュレーションを行い、蛍光体微粒子の局所温度の上昇抑制のための材料・構造設計を進め、それらの熱的・光学的特性の評価を進めた。【2】「ガラス科学の深化とそれに基づく耐UV/高透明性バインダの新規開発」：10種以上の低温溶融性ガラス材料を開発し、400℃以下の処理温度での成膜性や得られた薄膜の光線透過性や蛍光体微粒子の発光特性に与える影響の有無などを検討した。【3】「近赤外蛍光体のさらなる長波長化と量子効率向上を目指した材料探索」：単結晶X線回折、単一粒子分光、ストリークカメラによる時間分解分光などの手法によって、新規蛍光体の探索と発光メカニズムの解明を進めた。その結果、YAG:Ce、CASN：Euなどの蛍光体の強励起条件下において観測される蛍光量子効率の低下は単純に熱的消光に由来することを明らかにした。また、約1050nm、および、約1250nmに発光ピークを呈する近赤外蛍光体を合成した。
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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
当初の計画に基づいて各要素技術の検討に取り組んだ。今年度、産総研ではコロナ禍の影響によって、出勤率30%以下の措置や出張制限などが断続的に実施された。そのことにより、低融点ガラスの探索や物性評価については一部遅れが生じたが、シミュレーションの精度を高めて探索範囲をより効果的に絞り込むなどの対処を講じた結果、全体としては概ね順調な進捗を得られたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗において大きな問題点は生じておらず、次年度も当初計画、ならびに、初年度成果に基づいて進める。
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