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2013 Fiscal Year Annual Research Report

蛍光体ナノ結晶の合成とELデバイスへの応用

Research Project

Project/Area Number 23350094
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

伯田 幸也  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (30250707)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 陶 究  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (60333845)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywordsペロブスカイト酸化物 / 蛍光体 / EL素子 / 超臨界水 / 水熱合成
Research Abstract

本研究は、粒子径を制御された希土類元素ドープ型のペロブスカイト蛍光体ナノ結晶の合成と得られたナノ蛍光体の素子、デバイスへの応用の可能性を明らかにすることを目的とする。
最終年度である本年度はCaSrTiO3:Pr系ナノ粒子の発光強度の合成条件のさらなる最適化を行った。ここでは、反応温度および圧力をそれぞれ400℃および30MPaに固定し、原料溶液中のアルカリ土類金属(Ca,Sr)濃度とチタニアゾル濃度との比(A/B比)および水酸化カリウム濃度を調整して合成実験を行った。その結果、原料モル比が1.5、水酸化カリウム濃度0.9MでPCSTOナノ粒子の発光強度が最大となり、これまでの合成物よりも約10倍発光強度を増大できた。得られたナノ粒子を焼成し、発光強度および量子効率への焼成効果を調べたところ、発光強度は焼成温度1000℃で最大となり、焼成処理によりPCSTOナノ粒子は粒子径40nmに粒子成長した。STEM観察により粒子内の原子分布を調べたところ、焼成処理前のナノ粒子では、ストロンチウムイオンが粒子の表面近くに偏析していた。しかし、焼成処理することで、個々の粒子内の原子分布はほぼ均一となり、これが発光強度の増大の原因であると考えている。1000℃で焼成したPCSTOナノ粒子の量子効率は12%に達し、ほぼバルク体と同程度の発光挙動となった。
次に、得られたナノ粒子を用いてEL素子開発を行った。ナノ粒子を溶媒に分散させたのち、透明導電膜処理した基板状にスピンコートにより塗布し、粒子膜厚12~50μmの試験EL素子を作製した。周波数50~1kHz, 印加電圧5~500Vで発光挙動を観察したところ、微弱であるが、ナノ粒子膜厚12μmの素子5Vの低電圧下であっても発光挙動を観察でき、低消費エネルギーEL素子デバイスへ応用できる可能性を確認できた。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Ultrafast hydrothermal synthesis of Pr-doped Ca0.6Sr0.4TiO3 red phosphor nanoparticles using corrosion resistant microfluidic devices with Ti-lined structure under high-temperature and high-pressure condition2014

    • Author(s)
      Kiwamu Sue, Takafumi Sato, Toshihiko Hiaki, Takeshi Ono, Motohiro Ohara, Takeshi Furuya, Yukiya Hakuta, Mitsuko Aoki
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 239 Pages: 360–363

    • DOI

      10.1016/j.cej.2013.11.035

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous hydrothermal synthesis of Ca1-xSrxTiO3 solid-solution nanoparticles using a T-type micromixer2014

    • Author(s)
      Takeshi Ono, Kiwamu Sue, Daichi Furuta, Mitsuko Aoki, Yukiya Hakuta, Yoshihiro Takebayashi, Satoshi Yoda, Takeshi Furuya, Toshiyuki Sato, Toshihiko Hiaki
    • Journal Title

      The Journal of Supercritical Fluids

      Volume: 85 Pages: 159-164

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2013.11.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation and Photoluminescence Property of Praseodymium Doped Calcium Titanate Nanocrystals2013

    • Author(s)
      Kimitaka Minami, Yukiya Hakuta, Motohiro Ohara, Mitusko Aoki, Kiwamu Sue, Hiroshi Takashima
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 50 Pages: 19-24

    • DOI

      10.1149/05041.0019ecst

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Preparation of perovskite nanoparticles with various shapes via hydrothermal phase transformation under supercritical water conditions2014

    • Author(s)
      伯田幸也
    • Organizer
      Joint International Workshop of WFF&WFSM、2014
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      20140221-20140222
    • Invited
  • [Presentation] 流通式水熱合成法で合成した2013

    • Author(s)
      青木 光子,池上 敬一,伯田 幸也,高島浩、中川 祐希,三浦 登
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学
    • Year and Date
      20130918-20130918

URL: 

Published: 2015-05-28  

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