ガリウム酸亜鉛焼結体の作成と光・電気物性の研究

• 研究課題/領域番号: 07650775
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 遠藤 忠 東北大学, 工学部, 教授 (30176797)
• 研究分担者: 滝澤 博胤 東北大学, 工学部, 助教授 (90226960) ; 島田 昌彦 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (80029701)
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 1995年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: 残光性発光体 / カソードルミネッセンス / スピネル / ガリウム酸亜鉛 / 付活型発光体 / 導電性発光体 / 格子欠陥

研究概要

近年情報・通信技術の発達に伴い、精緻な画像を提供する「ハイビジョン」、「大型かつ平面」画像表示装置の具現化などに、益々高輝度発光材料の開発が必要不可欠となっている。本研究では、電子線励起による「高輝度発光体」の開発のための材料設計、ならびに材料探索の指針を得ることを目的に、スピネル型構造からなる「ガリウム酸亜鉛(化学組成;ZnGa_2O_4)」を対象にした系統的研究を図った。更に、その焼結体を作成し、二次電子放出に最適な電気的特性に関する材料の最適化を図った。
ガリウム酸亜鉛は自己付活型発光体であるが、(1)スピネル構造のZnGa_2O_4において、4配位サイト、6配位サイトの各々をMg^<2+>、Cd^<2+>、Li^+及びAl^<+3>、In^<3+>、Cr^<3+>、Mn^<2+>などの元素で固溶置換できる可能性を温度や雰囲気の制御により検討した。また、格子欠陥に伴う熱平衡的検討も行った。(2)得られた試料については、粉末X線回析法による相同定、紫外-可視拡散スペクトルの測定を行うと共に、紫外線もしくは電子線励起による蛍光及びカソードルミネッセンススペクトル等の光学的評価に供した。さらに、(3)焼結体に関する緻密化条件を探るため、走査型電子顕微鏡観察、EPMA測定による局所的組成分析などを行った。加えて、交流及び直流法による電気抵抗の測定、ゼ-ベック効果、ホール効果の測定によって、伝導機構の解明を図った。
以上、発光の機構解明、電子線励起による発光材料の設計指針の構築、及び新しい残光性発光体としてのZnGa_2O_4スピネルの可能性を初めて明らかにした。