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2014 Fiscal Year Annual Research Report

異常原子価3d遷移金属を発光中心とする広帯域光増幅器用結晶化ガラス材料の開発

Research Project

Project/Area Number 25620184
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

田部 勢津久  京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (20222119)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords遷移金属 / 蛍光 / 結晶化ガラス / 光通信 / 光増幅器 / 異常原子価
Outline of Annual Research Achievements

近赤外に広帯域発光を示す3d遷移金属イオン含有ガラスをいくつかの異なる組成において溶融法により作製し,熱処理により,Cr4+イオンを含有した結晶化ガラスを作製した.Cr4+イオンを安定に固溶し得る結晶化ガラスの組成探索と母ガラス作製,熱処理前後の基礎光物性評価を行った.Zn2SiO4, Mg2SiO4, Li2ZnSiO4結晶はそれぞれZnO4やSiO4の四面体サイトを有するために,クロムはd2電子配置=4価の状態で安定に固溶する.ターゲット結晶の構成成分を含み,かつ適度な熱的安定性が期待されるケイ酸塩組成のガラスを溶融法で作製した.得られたガラスは何種類かの温度で熱処理し,析出結晶とその粒径をXRD等により確認した.各試料は光物性測定に供し,発光スペクトル,蛍光寿命,量子収率を評価した.
X線回折により,目的組成のナノ結晶が析出していることを確認した.いずれの試料も熱処理結晶化後はCr4+に基づく1.1~1.5μmの波長領域に広帯域発光を示した.Mg2SiO4試料のみ,Cr3+イオンに基づく,0.9μm付近の発光を示した.他の2試料に比べ,Li2ZnSiO4析出結晶化ガラス試料は長い蛍光寿命と高い量子効率を示した.Tanabe-Suganoダイアグラムより検討した結果,同試料は結晶場強度が強く,1E準位から3A基底状態へのスピン禁制遷移が支配的であったのに対し,Zn2SiO4結晶析出試料は,結晶場強度が弱く,長波長発光を示すが,3重項間のスピン許容遷移が優勢になるため,蛍光寿命が短かったと考察された.

  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Deep-red persistent luminescence in Cr3+-doped LaAlO3 perovskite phosphor for in vivo imaging2015

    • Author(s)
      Y. Katayama, H. Kobayashi, S. Tanabe
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 8 Pages: 012102(1-3)

    • DOI

      DOI:10.7567/APEX.8.012102

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multi-color persistent luminescence in transparent glass ceramics containing spinel nano-crystals with Mn2+ ions2014

    • Author(s)
      Y. Zhuang, J. Ueda, S. Tanabe
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 105 Pages: 101904(1-4)

    • DOI

      DOI: 10.1063/1.4901749

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Wavelength tailorability of broadband near-infrared luminescence in Cr4+-activated transparent glass-ceramics2014

    • Author(s)
      Y. Zhuang, S. Tanabe, J. Qiu
    • Journal Title

      J. Am. Ceram. Soc.

      Volume: 97 Pages: 3519-3523

    • DOI

      DOI: 10.1111/jace.13128

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A brief review on red to near-infrared persistent luminescence in transition-metal-activated phosphors2014

    • Author(s)
      Y. Zhuang, Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe
    • Journal Title

      Opt. Mater.

      Volume: 36 Pages: 1907-1912

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.optmat.2014.05.035

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Band-gap variation and a self-redox effect induced by compositional deviation in ZnxGa2O3+x:Cr3+ persistent phosphors2014

    • Author(s)
      Y. Zhuang, J. Ueda, S. Tanabe, P. Dorenbos
    • Journal Title

      J.Mater.Chem.C

      Volume: 2 Pages: 5502-5509

    • DOI

      DOI: 10.1039/C4TC00369A

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] LaAlO3:Cr3+ペロブスカイト蛍光体の深赤色長残光特性2015

    • Author(s)
      ○片山裕美子、小林大晃、田部勢津久
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大湘南キャンパス(平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-12
  • [Presentation] Eu3+をトラップ増感剤とした新規赤色Mn残光蛍光体(ZnyMg1-y)GeO3:Mn2+-Eu3+の光学特性評価2015

    • Author(s)
      ○家弓朋広、片山裕美子、上田純平、田部勢津久
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大湘南キャンパス(平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-12
  • [Presentation] Mn 添加透明結晶化ガラスの作製と発光色変化2015

    • Author(s)
      庄逸煕、○田部勢津久
    • Organizer
      The 25th Meeting on Glasses for Photonics~新しいフォトニクス部品とガラス材料との接点~
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-01-30
  • [Presentation] Optical properties of MgGeO3:Mn2+, Ln3+(Ln=Yb, Eu)2014

    • Author(s)
      T. Kayumi, Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe
    • Organizer
      第55回ガラスおよびフォトニクス材料討論会と第10 回ガラス技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      東工大大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-13

URL: 

Published: 2016-06-01  

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