| 研究課題/領域番号 |
16560016
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用物性・結晶工学
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| 研究機関 | 東洋大学 |
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研究代表者 |
小室 修二 東洋大学, 工学部, 教授 (90120336)
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| 研究分担者 |
森川 滝太郎 東洋大学, 工学部, 教授 (80191013)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
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| キーワード | ナノ結晶 / 酸化チタン薄膜 / レーザーアブレーション / 赤外発光 / 光触媒効果 / エルビウム / 酸化チタン |
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| 研究概要 |
以下の様にまとめられる。
1)熱処理とTiO_2微粒子の粒径との関係
熱処理なしではアモルファス構造であるが、熱処理温度の増加とともに微粒子の粒径は増加し、900℃で約40nmである。また(1)成膜中の酸素圧力を1×10^<-7>Torrから1×10^<-2>Torrの範囲で制御することにより、容易にアナターゼ型TiO_2(A-TiO_2)薄膜あるいはルチル型TiO_2(R-TiO_2)薄膜の単相化制御が可能である。(2)熱処理により、ナノTiO_2微結晶(nc-TiO_2)が形成され、その粒径は熱処理温度により制御可能であることを明らかにした。
2)母材励起による可視および赤外発光分光測定
作成されたナノ微粒子を含むnc-A-TiOo薄膜およびnc-R-TiO_2薄膜の発光分光測定を行った。nc-A-TiO_2薄膜の発光測定から、波長400nm近傍にバンド間発光と約520nm(緑色発光)にピークを持つブロードな発光を観測した。この新たに出現した緑色発光遷移は、光触媒反応に起因したもので、酸素欠損によって生じるドナー準位からの発光遷移である。nc-A-TiO_2薄膜の発光減衰過程には2つの成分があり、バンド端発光成分の減衰時定数が約10ns、ドナー準位からの発光成分の減衰時定数が約100nsである。nc-R-TiO_2薄膜では、バンド端発光に相当する1つの成分からなり、その減衰時定数が約10nsである。以上より、nc-TiO_2薄膜における光励起キャリアの再結合モデルを提示しか。また、Erを添加したnc-A-TiO_2(nc-ATTiO_2:Er)薄膜から、可視域および近赤外域において室温でEr^<3+>イオンの内殻遷移に起因した発光が観測された。可視域ではEr3^<3+>イオンによる鋭い輝線の緑色発光スペクトルが観測された。また、赤外領域では1.534μmの鋭い発光輝線が観測された。
3)赤外発光の励起スペクトル測定
光パラメトリック発振器を用いて、nc-A-TiO_2薄膜で観測された1.534μm赤外発光の可視領域での発光の励起スペクトルを測定し、その励起・発光機構を検討した。1.534μmの発光に対して547nm、522nra、489nmに鋭い吸収が観測され、これらはEr^<3+>イオンの基底状態からそれぞれ各励起状態への吸収遷移として理解される。
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