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近赤外広帯域固体光源に向けた遷移金属イオン添加蛍光体の発光波長制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K13995
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) (2019-2020)
青山学院大学 (2018)

研究代表者

七井 靖  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (80755166)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード蛍光体 / 近赤外線 / 3d遷移金属イオン / 近赤外光源 / 光物性 / 近赤外 / 遷移金属
研究成果の概要

生体透過性の高い近赤外線を発する光源は分光分析技術は食品の非破壊成分分析などで活用されている。現在ランプを代替するような、近赤外領域で広帯域に発光する、近赤外広帯域LEDが求められている。本研究では近赤外広帯域LEDへの応用に向けて、クロムイオン(Cr3+, Cr4+)を添加した近赤外蛍光体の発光波長制御を目的に研究を行った。その結果得られたMg4Nb2O9:Cr3+、Mg2SiO4:Cr3+,Cr4+およびCa2GeO4:Cr4+蛍光体は市販のLEDで効率よく励起でき、SiおよびInGaAs系光検出器と組み合わせるのに適した材料であることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

クロムイオン(Cr3+,Cr4+)イオンを添加した近赤外領域で広帯域な発光帯を有する蛍光体について、母材による発光波長の変化と結晶構造やクロムイオン周りの局所構造を対応付けることで、発光波長制御および高い発光効率を得るための指針を得ることができた。
本研究により得られた知見を活用して新しい近赤外蛍光体の開発を進めることで、非破壊成分分析用のLEDベースの光源、および、それを用いた分光分析装置の実現につながる。その結果、食品の成分分析や危険物の探知などをより容易に行えるようになることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Octave-Spanning Broad Luminescence of Cr3+, Cr4+-codoped Mg2SiO4 Phosphor for Ultra-Wideband Near-infrared LEDs2019

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Nanai, Ryota Ishida, Yuki Urabe, Seiya Nishimura, and Shingo Fuchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000156223

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 長波長近赤外画像を用いた遠隔血圧推定2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木 優大, 小澤 佑介, 南雲 健人, 七井 靖, 大岩 孝輔, 野澤 昭雄
    • 学会等名
      2021年 電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] PrF3添加ZnO-Sb2O3-GeO2系ガラス蛍光体の発光特性2020

    • 著者名/発表者名
      西村 政哉, 七井 靖, 黄 晋二, 渕 真悟
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] クロム添加ゲルマン酸系蛍光体を用いた近赤外広帯域LEDの更なる広帯域化2020

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田亮太, 西村政哉, 渕真悟
    • 学会等名
      第36回近赤外フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外分光分析応用に向けたクロム添加酸化物蛍光体および近赤外広帯域LEDの開発2020

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田 亮太, 小倉 優平, 卜部 佑貴, 西村 政哉, 渕 真悟
    • 学会等名
      日本赤外線学会第85回定例研究会(第17回赤外放射応用関連学会年会)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Ca2GeO4:Cr蛍光体の近赤外広帯域発光2020

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田 亮太, 西村 政哉
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] クロムイオンを用いた近赤外広帯域 LED 用蛍光体の探索2019

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田 亮太, 齊藤 陽香, 卜部 佑貴, 西村 政哉, 渕 真悟
    • 学会等名
      第377回蛍光体同学会講演会(招待講演)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cr3+,Cr4+共添加Mg2SiO4の近赤外広帯域発光に及ぼす焼成条件の影響2019

    • 著者名/発表者名
      石田 亮太, 卜部 佑貴, 西村 政哉, 七井 靖, 渕 真悟
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] クロム添加ケイ酸系蛍光体を用いた近赤外広帯域LEDの開発2019

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田 亮太, 小倉 優平, 卜部 佑貴, 西村 政哉, 渕 真悟
    • 学会等名
      第35回近赤外フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] クロムイオンを用いた近赤外広帯域蛍光体の探索2019

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田 亮太, 齊藤 陽香, 卜部 佑貴, 西村 政哉, 渕 真悟
    • 学会等名
      固体化学の新しい指針を探る研究会『若手研究者による研究発表会』
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 分光分析応用に向けたクロム添加ニオブ酸系蛍光体一体型LEDの開発2018

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田亮太, 小澤佑介, 卜部佑貴, 西村政哉, 渕 真悟
    • 学会等名
      第34回近赤外フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 近赤外広帯域光源用Crイオン添加Mg2SiO4の発光特性2018

    • 著者名/発表者名
      石田 亮太, 卜部 佑貴, 西村 政哉, 七井 靖, 渕 真悟
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Mg4Nb2O9:Cr3+蛍光体の近赤外広帯域発光2018

    • 著者名/発表者名
      七井 靖, 石田 亮太, 卜部 佑貴, 西村 政哉, 渕 真悟
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Cr-doped Mg2SiO4 phosphors for wideband near-infrared LEDs2018

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Nanai, Ryota Ishida, Yuki Urabe, Seiya Nishimura and Shingo Fuchi
    • 学会等名
      The 19th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence & 2018 International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays and Lighting (EL2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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