2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of f-f emission-type phosphors controlled by anion composition and arrangement within crystal structures
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21K04645
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
佐藤 泰史 岡山理科大学, 理学部, 准教授 (90383504)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 蛍光体 / 複合アニオン化合物 / f-f発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、昨年度までに見出した複合アニオン化したf-f発光型蛍光体用ホスト物質について、試料の高純度化の検討を行った。
1) OおよびFにより複合化されたオーリビリウス型酸フッ化物Bi2NbO5FおよびBi2TaO5Fについて、フッ化剤であるPVDFの混合比率を酸化物前駆体に対して幅広く変化させ、大気焼成を行った。酸化物前駆体のフッ素化処理において、最適とされた従来の混合比率（酸化物前駆体:PVDF=1:1~1:2）より混合比率を1:4まで増加させた結果、得られた試料はいずれもX線回折より単相かつ結晶性の高いオーリビリウス型相であり、酸素量は理論値とほぼ一致することを元素分析より確認した。さらに両試料の吸収スペクトルから算出したバンドギャップエネルギーは3.7～3.8eVであり、発光イオンのf-f発光に必要な近紫外光領域の励起が可能であることを確認した。
2) OとNで複合化したペロブスカイト型酸窒化物LaZrO2Nについて、還元窒化による着色の抑制と高純度化について検討を行った。LaZrO2Nでは、焼成時間の増加に伴い、酸化物相のLa2Zr2O7の減少とLaZrO2N相の生成が確認できるが、過剰な窒化による着色と還元窒化に必要な活性金属に由来するMg2+のLaZrO2N相への固溶が同時に進行することを確認した。このため、高純度のLaZrO2N相の生成には焼成時間の精密な制御が必要であることがわかった。
3) OとNで複合化したペロブスカイト型酸窒化物LaHfO2Nについて、水溶液プロセスで合成したアモルファス酸化物前駆体を用いて還元窒化処理を行ったところ、最適窒化条件において単相かつ着色のない高純度試料の生成を確認した。また、試料の吸収スペクトルから算出したバンドギャップエネルギーは3.9eVであり、発光イオンのf-f発光に必要な近紫外光領域の励起が可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2年目は、1年目で選定したホスト物質の高純度化を中心に検討を行い、f-f発光型蛍光体のホスト物質において必要となる近紫外光での励起に対応したバンドギャップの制御や発光低下の要因となる不純物による着色の問題については、概ね解決できたと考えている。しかしながら、これらのホスト物質に対する発光イオンの賦活や蛍光体としての発光特性評価についての検討がまだ十分とはいえず、このことを踏まえて、当初の予定よりもやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) オーリビリウス型酸フッ化物Bi2NbO5FおよびBi2TaO5Fについて、発光イオンとしてPr3+、Eu3+、Tb3+を賦活し、近紫外光励起のよるf-f発光の実現を確認する。併せて、同じ結晶構造を有するオーリビリウス型酸化物Bi2WO6のバンドギャップエネルギーが2.8eVであることから、Bサイトが同じ電子配置を有するBi2TaO5Fとの固溶体を形成させ、W/TaおよびO/F比率を制御しバンドギャップエネルギーを3.0eV程度に調整することで、青色光励起によるf-f発光の発現を目指す。
2) ペロブスカイト型酸窒化物LaTiO2N、LaHfO2N、LaZrO2Nについて、発光イオンとしてPr3+、Eu3+、Tb3+を賦活し、近紫外光励起のよるf-f発光の実現を確認する。バンドギャップエネルギーが2.1eV程度のLaTiO2Nについては、MgやAl等を共添加することでバンドギャップエネルギーを3.0～3.5eVに調整し、青色～近紫外光に相当するエネルギー励起を可能にする。
3)出発原料として水溶性金属錯体を用いた水熱法による試料作製や前駆体粉末に対するフラックス処理を利用することで、ホスト物質の結晶性の向上を図り、更なる蛍光体試料の高輝度化を目指す。
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