2023 Fiscal Year Annual Research Report
近赤外領域に広帯域発光帯を有する新規透光性結晶化ガラス蛍光体の創製
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21K14412
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| 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) |
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Principal Investigator |
七井 靖 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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 蛍光体 / 近赤外線 / 結晶化ガラス / ガラス / 3d遷移金属イオン / 希土類イオン / 光物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、前年度詳細に評価したCr2O3-CaO-GeO2系近赤外結晶化ガラス蛍光体の成果を学術論文にまとめると共に、新たにNa2O成分を添加した試料の結晶化挙動と発光特性の熱処理温度依存性を明らかにした。Na2O成分の添加により、結晶化温度はCr2O3-CaO-GeO2系ガラスと比較して 60 ℃程度低下した。粉末X線回折と透過型電子顕微鏡観察の結果より、熱処理温度700 ℃ではCa2Ge7O16結晶がc軸方向に成長していることが分かった。一方、熱処理温度が725 ℃以上では、Ca2Ge7O16の結晶成長方向に異方性は確認できなかった。発光および励起スペクトル測定より、各試料は青色または赤色のLEDで効率よく励起でき、Cr3+の電子遷移に起因した650-1300 nmの広帯域発光を示すことが明らかとなった。発光量子収率は熱処理温度725 ℃のとき最大0.23だった。発光特性の熱処理温度依存性は、拡散反射スペクトル、発光および励起スペクトル、発光量子収率、発光減衰曲線の測定結果より、結晶中のCr3+濃度や配位環境の変化、およびクロムイオンの価数変化によって理解できた。
また、本研究課題全体（令和3年度～令和5年度）を通じて研究を実施した結果、以下の主な成果が得られた。
（１）これまで検討されていなかった6配位のGe4+サイトがCr3+の置換サイトとして機能することを明らかにした。
（２）単純に蛍光体結晶の結晶成長を進行させるだけではなく、クロムイオンの価数制御が高い発光量子収率を得るために重要であることが分かった。
（３）ガラスの組成によって、析出する結晶形態を制御できることが明らかとなった。
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| Remarks |
研究協力者の受賞: 第36回日本セラミックス協会秋季シンポジウムフォトセラミックスセッション 優秀発表賞(佐竹優太郎, 七井靖, 北沢信章, "Cr2O3-CaO-GeO2 結晶化ガラス蛍光体の広帯域近赤外発光に及ぼす Na+添加の影響 ", 日本セラミックス協会第36回秋季シンポジウム, 2023年9月)
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