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電子構造制御に基いた長残光透光性セラミック材料の創製及び光物性評価

研究課題

研究課題/領域番号 16J09849
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機材料・物性
研究機関京都大学

研究代表者

許 健  京都大学, 人間・環境学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードtransparent ceramics / persistent phosphors / wLED / garnet / perovskite / band-gap engineering / trap engineering / energy transfer / optical property / rare earths
研究実績の概要

In the fiscal year of 2017, various kinds of lanthanide-chromium doped garnet (transparent) ceramic persistent phosphors have been successfully developed with tunable emission bands from yellow to deep-red, even near-infrared (NIR) for new type wLED and biomedical applications.
[1] Six different Cr3+ doped garnets were developed as a vivid example to introduce how to design promising persistent phosphors utilizing the “crystal field engineering” of Cr3+ emission in the deep-red region based on Tanabe-Sugano (d3) diagram, and how to choose proper lanthanide ions as co-doping sensitizers to further enhance the Cr3+ persistent luminescence by constructing the host referred binding energy (HRBE) diagram as a powerful theoretical prediction tool.
[2] Utilizing two independent electron traps with two different trap depths in the Er3+ and Cr3+ co-doped Y3Al2Ga3O12 (YAGG:Er-Cr) persistent phosphor, the Cr3+/Er3+ PersL can be recharged in situ by photostimulation with 660 nm red LED thanks to the redistribution of trapped electrons from the deep trap to the shallow one. The results serve as a guide in developing promising NIR (>1000 nm) persistent phosphors used for long-term rechargeable optical imaging.
[3] GAGG:Ce-Pr-Cr was chosen as the candidate material composition coupled with commercial blue LED (460 nm) to design a new type wLED device with an enhanced color rendering index (CRI) value. Furthermore, such kind of wLED devices can even act as persistent phosphors emitting yellow persistent luminescence continuously for several hours after stopping the power supply.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 7件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] CNRS(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Toward Rechargeable Persistent Luminescence for the First and Third Biological Windows via Persistent Energy Transfer and Electron Trap Redistribution2018

    • 著者名/発表者名
      Xu Jian、Murata Daisuke、Ueda Jumpei、Viana Bruno、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 57 号: 9 ページ: 5194-5203

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b00218

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Persistent luminescence in both first and second biological windows in ZnGa2O4 :Cr3+,Yb3+ glass ceramics2018

    • 著者名/発表者名
      Castaing Victor、Sontakke Atul D.、Xu Jian、Fernandez-Carrion Alberto Jose、Allix Mathieu、Tanabe Setsuhisa、Viana Bruno
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 10528, Optical Components and Materials XV

      巻: - ページ: 21-21

    • DOI

      10.1117/12.2294987

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Toward tunable and bright deep-red persistent luminescence of Cr3+ in garnets2017

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      J. Am. Ceram. Soc

      巻: 100 号: 9 ページ: 4033-4044

    • DOI

      10.1111/jace.14942

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cr3+/Er3+ co-doped LaAlO3 perovskite phosphor: a near-infrared persistent luminescence probe covering the first and third biological windows2017

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. B

      巻: 5 号: 31 ページ: 6385-6393

    • DOI

      10.1039/c7tb01332a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Red persistent luminescence in rare earth-free AlN:Mn2+phosphor2017

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, N. J. Cherepy, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      Mater. Lett.

      巻: 206 ページ: 175-177

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2017.07.015

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evidence of valence state change of Ce^3+ and Cr^3+ during UV charging process in Y_3Al_2Ga_3O_12 persistent phosphors2017

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei、Katayama Misaki、Asami Kazuki、Xu Jian、Inada Yasuhiro、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 7 号: 7 ページ: 2471-2471

    • DOI

      10.1364/ome.7.002471

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 近赤外長残光蛍光体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      許 健、田部 勢津久
    • 雑誌名

      光技術コンタクト

      巻: 55 ページ: 19-24

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 青色蓄光可能な透光性セラミックス長残光蛍光体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      上田 純平、許 健、田部 勢津久
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 52 ページ: 258-261

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermoluminescence investigation on Y3Al5-xGaxO12:Ce3+-Bi3+ green persistent phosphors2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Katayama, A. Hashimoto, J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      J. Lumin.

      巻: 183 ページ: 355-359

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2016.11.074

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Novel persistent phosphors of lanthanide-chromium co-doped yttrium aluminum gallium garnet: design concept with vacuum referred binding energy diagram2016

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 4 号: 20 ページ: 4380-4386

    • DOI

      10.1039/c6tc00802j

    • NAID

      120006482845

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Near-infrared long persistent luminescence of Er3+ in garnet for the third bio-imaging window2016

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, J. Ueda, S. Tanabe,
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 4 号: 47 ページ: 11096-11103

    • DOI

      10.1039/c6tc04027f

    • NAID

      120006488565

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Comparative study of optical and scintillation properties of Ce:YAGG, Ce:GAGG and Ce:LuAGG transparent ceramics2016

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, J. Xu, G. Okada, T. Yanagida, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 124 号: 5 ページ: 569-573

    • DOI

      10.2109/jcersj2.15239

    • NAID

      130005149958

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Scintillation and optical properties of Ce-doped YAGG transparent ceramics2016

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, J. Xu, G. Okada, T. Yanagida, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      J. Rare Earths

      巻: 34 号: 8 ページ: 763-768

    • DOI

      10.1016/s1002-0721(16)60091-1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of hydroxy propyl cellulose (HPC) surfactant on fabrication, microstructure and optical properties of Ce3+:Lu3Al5O12 (Ce:LuAG) transparent ceramics2016

    • 著者名/発表者名
      Lingcong Fan, Jian Xu, Ying Shi, Jianjun Xie, Fang Lei, Lei Zhang
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 27 号: 2 ページ: 610-617

    • DOI

      10.1016/j.apt.2016.02.017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Comparison on Ce3+ Luminescence in Borate Glass and YAG Ceramic - Understanding the Role of Host's Characteristics2016

    • 著者名/発表者名
      A. D. Sontakke, J. Ueda, J. Xu, K. Asami, M. Katayama, Y. Inada, S. Tanabe
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 31 ページ: 17683-17691

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b04159

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photostimulation induced persistent luminescence in Y3Al2Ga3O12:Cr3+2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Katayama, B. Viana, D, Gourier, J. Xu, S. Tanabe
    • 雑誌名

      Opt. Mater. Express

      巻: 6 号: 4 ページ: 1405-1413

    • DOI

      10.1364/ome.6.001405

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study on Trap Levels in SrSi2AlO2N3:Eu2+,Ln3+ Persistent Phosphors Based on Host-Referred Binding Energy Scheme and Thermoluminescence Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhuang, Y. Lv, Y. Li, T. Zhou, J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe, R. J. Xie
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 55 号: 22 ページ: 11890-11897

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b01971

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 第三生体窓に残光を示すEr3+添加LaAlO3蛍光体の開発とその残光特性2017

    • 著者名/発表者名
      村田 大輔、許 健、上田 純平、田部 勢津久
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年 年会
    • 発表場所
      日本大学-駿河台キャンパス (東京都-東京市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Toward Bright and Tunable Persistent Luminescence in Garnets2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe,
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会 (2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A rechargeable garnet persistent phosphor for the first and third biological windows via persistent energy transfer and electron trap redistribution2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Daisuke Murata, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      7th International Workshop on Photoluminescence in Rare Earths: Photonic Materials and Devices (PRE′17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-infrared long persistent luminescence of Er3+ in garnet for the third bio-imaging window2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      The 12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology including Glass & Optical Materials Division Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient near-infrared persistent phosphor for the second and third bio-imaging windows2017

    • 著者名/発表者名
      Setsuhisa Tanabe, Jian Xu
    • 学会等名
      18th International Conference on Luminescence (ICL-2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A rechargeable garnet persistent phosphor for the first and third biological windows via persistent energy transfer and electron trap engineering2017

    • 著者名/発表者名
      許 健、村田 大輔、上田 純平、田部 勢津久
    • 学会等名
      日本セラミックス協会年会 第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] One rechargeable garnet persistent phosphor covering the first and third biological windows2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Daisuke Murata, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      第58回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Toward Novel Garnet Persistent Phosphors with Bright and Tunable Persistent Luminescence2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu
    • 学会等名
      The 10th HOPE Meeting with Nobel Laureates
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Persistent Luminescence in Garnets2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018年 年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ペルブスカイト中のCr3+からNd3+への持続的エネルギー移動を利用した第二生体窓残光蛍光体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      村田 大輔、許 健、上田 純平、田部 勢津久
    • 学会等名
      第58回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Near-infrared long persistent luminescence of Er3+ in garnet for the third bio-imaging window2016

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      Phosphor Safari 2016 Hong Kong- Hong Kong International Symposium on Luminescence, Spectroscopy and Applications
    • 発表場所
      Hong Kong (China)
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of novel garnet persistent phosphors with red/NIR persistent luminescence for the first bio-imaging window2016

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      日本セラミックス協会年会 第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学-東広島キャンパス (広島県-広島市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 残光エネルギーを利用したガーネット蛍光体の近赤外発光特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      村田 大輔、許 健、上田 純平、田部 勢津久
    • 学会等名
      日本セラミックス協会年会 第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学-東広島キャンパス (広島県-広島市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Design of novel garnet persistent phosphors with red/NIR persistent luminescence for the first bio-imaging window based on Tanabe-Sugano (d3) and host referred binding energy (HRBE) diagrams2016

    • 著者名/発表者名
      Jian Xu, Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      The International Conference on Rare Earths
    • 発表場所
      北海道大学-札幌キャンパス (北海道-札幌市)
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 個人ORCID

    • URL

      http://orcid.org/0000-0002-1040-5090

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 個人Researcher ID

    • URL

      http://www.researcherid.com/rid/C-2984-2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 田部研究室ホームページ

    • URL

      http://www.talab.h.kyoto-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 個人ORCID ID (0000-0002-1040-5090)

    • URL

      http://orcid.org/0000-0002-1040-5090

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 個人Researcher ID (C-2984-2017)

    • URL

      http://www.researcherid.com/rid/C-2984-2017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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