2013 Fiscal Year Research-status Report
白色ＬＥＤ用窒化物蛍光体の温度消光メカニズムに関する研究
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23560811
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
解 栄軍 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 主幹研究員 (00370297)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 聡之 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 主席研究員 (50354428)
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| Keywords | 酸窒化物 / 蛍光体 / 熱劣化 / 微構造 |
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| Research Abstract |
酸窒化物蛍光体は、硫化物や酸化物蛍光体に対する優れた発光特性や熱安定性が持ち、青色L E D と組み合わせて固体照明への応用として注目されている。一方、蛍光体の結晶構造、化学組成およびプロセスは、温度特性に大きな影響を与えると考えられている。本研究には、既存の酸窒化物蛍光体に対し、温度特性における結晶構造および化学組成の影響を調べ、温度消光メカニズムを解明することを目的とする。
今年度の研究実績は以下の通りである。
１）固溶体化処理による酸窒化物蛍光体温度特性の改善。Eu2+ドープしたCaAlSiN3-LiSi2N3固溶体を合成し、固溶量における発光特性や温度特性の変化を調べた。LiSi2N3を固溶する伴い、CaAlSiN3のバンドギャップが増加したり、ストークシフトが小さくなったりしてからCaAlSiN3:Eu2+の発光がブルーシフトするともに熱安定性が向上することが明らかとなった。
２）酸窒化物蛍光体の熱劣化機構の解明。SrSi2O2N2:Eu2+が200-600oCで大気中熱処理を行い、劣化させられた。XRD、SEM、TEM、TGA、XPSなどを利用して、熱処理された蛍光体の表面、微構造及びEuの価数を分析した。その結果、Euは+2価から+3価へ酸化されて発光強度が500oCから急に低下することがわかった。一方、高温で不純物SrSi3O5が生成するのは熱劣化の原因であると考えられた。
３）カチオン置換により温度特性の向上。本研究では基本組成CaSiN2:Eu2+にかえて、Caを置換したCa1-xSrxSiN2:Eu2+のSr置換による発光強度の温度依存性に及ぼす効果を考察した。Sr置換量が増える伴い、CaSiN2:Eu2+の温度特性や発光強度は改善することを示した。温特の改善は、発光のブルーシフトにつながり、ストークシフトが小さくなる要因になると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究において合成した酸窒化物蛍光体を活用した各種測定実験に関してはほぼ当初予定していた項目について実施することができており，概ね良好な結果を得ている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の主な研究内容は以下の通りです。
１）表面や局所構造解析を行いて赤色蛍光体Sr2Si5N8:Eu2+の熱劣化メカニズムを解明する。
２）表面修飾手法を活用しSr2Si5N8:Eu2+及びSrSi2O2N2:Eu2+の熱安定性をが改善する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度に、カチオン置換により酸窒化物蛍光体の熱劣化分析を行い、その結果を基にバンド構造の計算を行うとともにシンポジウムにおいて発表する予定であったが、熱劣化分析の結果がバンド構造と強く関連しないことであったため、計画を変更し置換された蛍光体の表面状態や価数の解析を行うことといたため、未使用額が生じた。
そのため、蛍光体の表面状態や価数の解析とシンポジウムでの発表を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
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Research Products
(16 results)
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[Journal Article] Preparation, electronic structure and photoluminescence propeties of RE (RE = Ce, Yb)-activated SrAlSi4N7 phosphors2013
Author(s)
Z. Zhang, O.M. ten Kate, A.C.A. Delsiing, Z. Man, R.-J. Xie, Y. Shen, M.J.H. Stevens, P.H.L. Notten, P. Dorenbos, J. Zhao, and H.T. Hintzen
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Journal Title
Journal of Materials Chemistry C
Volume: 1
Pages: 7856-7865
DOI
Peer Reviewed
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