| 研究課題/領域番号 |
18656187
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| 研究種目 |
萌芽研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
金属物性
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
森永 正彦 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50126950)
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| 研究分担者 |
湯川 宏 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50293676)
吉野 正人 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10397466)
小笠原 一禎 関西学院大学, 理工学部, 准教授 (10283631)
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| 研究期間 (年度) |
2006 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2007年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2006年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
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| キーワード | 発光材料 / 二酸化チタン / 量子材料設計 / 分子軌道法 / 電子状態 / フォトルミネッセンス / 発光スペクトル / 吸収スペクトル |
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| 研究概要 |
光通信に用いられている石英系光ファイバーは、1.5μmの波長においてその損失が最も少ない。このため、波長が1.5μm近傍の発光材料の開発が急務である。本研究の目的は、エルビウム(Er)とアルミニウム(Al)を共添加したルチル(TiO_2)からの異常発光のメカニズムを解明し、ルチル系の新しい発光材料の量子材料設計を行うことにある。平成19年度の研究成果は、以下の通りである。
1.2B属元素(Zn)添加による1.5μm帯の発光強度の増大
昨年度の研究では、フォトルミネッセンス(PL)強度は、3mol%Er-TiO_2に比べて8mo1%A1-3mol%Er-TiO_2では約18倍、14mo1%Ga-3mol%Er-TiO_2では約23倍に増大した。このような異常発光現象は、8mo1%Zn-3mol%Er-TiO_2でも見られ、Ga添加材に匹敵するPL強度が観測された。一方、8mol%Cu-3mol%Er-TiO_2では、そのような現象は見られず、発光スペクトルは3mol%Er-TiO_2とほほ同じでPL強度も弱かったこのような添加元素による違いは、Al、Ga、Znはルチル(TiO_2)相中のTiと置換するのに対して、Cuは置換しないことが考えられる。共添加材の発光は、Erを固溶したルチル(TiO_2)相からのものであることが分かった。
2.Erを固溶したルチル(TiO_2)相の中の発光の局所構造モデルの作成
電荷補償の観点から、Erイオン周りの局所構造モデルを作成した。すなわち、+3価のErはTiO_2中の侵入型位置に入り、6個の酸化物イオンで囲まれている。添加元素(+3価のGa、A1や+2価のZn)は、Er近傍にある+4価のTiと置換して、電荷のバランスをとっている。例えば、Ga、Alの場合、Er近傍に3個が配置している。
3.蛍光EXAFSによるエルビウム近傍の局所構造の決定
8mol%Ga-0.5mol%Er-TiO_2を用いて、蛍光EXAFS測定を行った結果、上記のErの侵入型モデルを支持する結果が得られた。
4.エルビウム(Er)の4f電子の多重項エネルギーの計算
侵入型モデルを用いて、相対論DV-ME法によって、多重項エネルギーの計算を行った。
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