2016 Fiscal Year Annual Research Report
Approaches to 10 times intensification of rare-earth doped materials: Identification of luminescence quenching factors using microwave absorption properties
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26420287
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
石井 真史 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点 表界面物理計測グループ, 主幹研究員 (90281667)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 希土類 / マイクロ波 / 高調波 / ゆらぎ / 蛍光体 / 半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年は最終の「フェーズ３：応用」に順調に達し、幾つかの機関から提供いただいた先端的な発光材料について分析を進め、発光強度増大に必要な情報を発信した。
主な成果として、GaN:Eu LEDに対して高調波分析を適用して発光中心のナノスケールの構造と発光特性との相関を明らかにした。また新たに、発光寿命のゆらぎ測定を導入し、エネルギー伝搬経路の有用な解析法となることを実証した。これらの発光機構解明における高周波の有用性の実証により、本課題の将来展開の必要性を明らかにした。以下は、それぞれの成果の概要である
GaN:Eu赤色LEDは、GaNベース材料の三原色では最後の未到の色である、赤色発光を実現するための挑戦的なデバイスである。本課題ではLEDの高調波透過特性の特異性から、発光中心の局所的な情報を抽出することに成功した。前年度までのEu局所ポテンシャル解析は、異方性形状を計測する精度はなかったが、今年度Eu二量体の方位の異方性を定量解析できた。この二量体形成は、緩和経路が分岐するために単色性が削がれるが、ポテンシャルサイズが大きくなる点で発光強度増大には効果がある。応用を選ぶことで強度倍増の可能性がある。この成果は学会発表し、論文として刊行した。
発光寿命ゆらぎ測定は、蛍光体の発光強度悪化の機構を、これまでの経験的な議論ではなく定量的に議論するために提案した。寿命のゆらぎには、励起電子が緩和する過程の一つ一つが畳み込まれ、単純なガウス型分布から他の確率分布（例えばγ分布など）へ変移する。新たな分布は消光要因の密度や速さを一意に決められるパラメトリックなものであり、エネルギー伝搬の静・動的な定量特性値を与える。手法検証に使った試料は近紫外吸収青色発光する新たなSiAlON蛍光体であり、ここでも先端試料への適用の達成目標をクリアした。
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