2014 Fiscal Year Annual Research Report
バナジン酸塩化合物系レア・アースフリー蛍光体の発光メカニズムの解明と特性制御
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24560815
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
松嶋 雄太 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (30323744)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 蛍光体 / レア・アースフリー / バナジン酸塩化合物 / 3d遷移金属 / 発光メカニズム / 材料設計 / 持続的発展社会 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蛍光体は、紫外線やX線、電子線などの高エネルギー照射を可視化するための機能材料であり、照明、EL、ディスプレイなどの機器の中で利用されている。多くの蛍光体には希土類元素(レア・アース)が添加されているが、希土類元素は、その価格および供給が埋蔵量だけでなく地政学的要因による影響も受けるため、将来にわたる安定供給が不安視されている。希少元素に頼らない機能材料開発は持続的発展社会の鍵となる技術であり、メカニズムを解明することにより所望の特性を持つ高性能蛍光体材料の設計が可能となる。
バナジン酸塩化合物は、結晶構造中のバナジン酸クラスタ(VO4四面体)が発光中心となる蛍光体で、塩を形成する陽イオンの種類により濃青～黄色までの間で発光色が変化する。一方で、組成により発光色が変化する理由ははっきりせず、また、これまで深い緑や赤色蛍光を示すバナジン酸塩化合物蛍光体は実現されてこなかった。本課題では、結晶構造および電子構造的な見地に基づきバナジン酸塩化合物蛍光体の研究に取り組み、新規材料開発に必要な知見を得るための試験を行った。
平成26年度は、X線回折法を用いた結晶構造解析を実施し、合成したバナジン酸塩化合物蛍光体の結晶構造を精密化するとともに、DV-Xα法による第一原理計算を用いてVO4四面体クラスタにおける電子状態を理論的に計算した。その結果、発光中心となるVO4四面体クラスタの歪みが発光特性に大きく影響していることが明らかとなった。より具体的には、VO4四面体中の、中心のV原子から最も遠いところに位置している酸素が発光エネルギーを決定していることを突き止めた。また、より多様な蛍光特性をレア・アースフリーで実現するために、バナジウム以外の遷移金属を発光中心に用いたレア・アースフリー蛍光体と組み合わせることも有効であることが分かった。
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Research Products
(8 results)
