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真空基準束縛エネルギー準位の構築による長残光蛍光体の設計と開発

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0405
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))

配分区分基金
研究分野 無機工業材料
研究機関京都大学

研究代表者

上田 純平  京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (90633181)

研究期間 (年度) 2019 – 2021
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
キーワード長残光蛍光体 / 蛍光体 / 電子トラップ / 真空準位基準束縛エネルギー / 希土類イオン / ランタノイドイオン / 遷移金属イオン / 蓄光材料 / 真空基準束縛エネルギー / 残光蛍光体 / 消光
研究成果の概要

長残光蛍光体とは、励起光遮断後も光り続ける材料であり、長残光性を実現するには材料中に適当な電子を一時的に蓄える電子トラップが必要である。この電子トラップの深さが深すぎると電子が解放されにくく、浅すぎるとすぐに解放されてしまう。ランタノイドイオンや遷移金属イオンは、電子の捕獲中心になり得るが、そのトラップ深さの予測は難しかった。本研究では、これら電子捕獲中心イオンのエネルギー準位を真空準位を基準にして描いたエネルギーダイアグラムを構築することで、長残光を発現するために最適電子トラップイオンを予測し、種々の新規長残光蛍光体の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

長残光蛍光体は、これまでトライアンドエラーによる実験手法により開発されてきた。本研究プロジェクトの手法を用いることで、長残光蛍光体を設計し、開発できるようになってきた。これにより、材料開発におけるリソースが大幅に抑えられ、効率よく新規長残光蛍光体を作製できる。また、企業や社会のニーズに沿った長残光蛍光体を設計できるため、本手法は学術的意義だけでなく社会的意義も大きいと言える。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 8件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (9件)

  • [国際共同研究] デルフト工科大学(オランダ)2019

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Blue Persistent Phosphor of YSiO <sub>2</sub> N:Ce <sup>3+</sup> Developed by Codoping Sm <sup>3+</sup> or Tm <sup>3+</sup> Ions and Thermoluminescence Analysis of Their Trap Distributions2022

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Yuuki、Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      physica status solidi (a)

      巻: 219 号: 5 ページ: 2100670-2100670

    • DOI

      10.1002/pssa.202100670

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep-red to near-infrared luminescence from Eu<sup>2+</sup>-trapped exciton states in YSiO<sub>2</sub>N2022

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Yuuki、Ueda Jumpei、Xu Jian、Nakanishi Takayuki、Takeda Takashi、Hirosaki Naoto、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 号: 7 ページ: 4348-4357

    • DOI

      10.1039/d1cp05242j

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multimodal deep red luminescent ratiometric thermometer of LaAlO3 doped with Mn4+2022

    • 著者名/発表者名
      Kozuka Shunsuke、Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 633 ページ: 413492-413492

    • DOI

      10.1016/j.physb.2021.413492

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] How to Design and Analyze Persistent Phosphors?2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 12 ページ: 2807-2821

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210255

    • NAID

      130008144704

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-Pressure Photoluminescence Properties of Cr<sup>3+</sup>-Doped LaGaO<sub>3</sub> Perovskites Modulated by Pressure-Induced Phase Transition2021

    • 著者名/発表者名
      Hua Hansen、Ueda Jumpei、Xu Jian、Back Michele、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 号: 24 ページ: 19253-19262

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c03074

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] How Many Electron Traps are formed in Persistent Phosphors?2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei、Xu Jian、Takemura Shota、Nakanishi Takayuki、Miyano Shun、Segawa Hiroyo、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science and Technology

      巻: 10 号: 11 ページ: 116003-116003

    • DOI

      10.1149/2162-8777/ac2e4e

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Difference of Eu<sup>3+</sup> luminescent properties in YOCl and YOBr oxyhalide hosts2021

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Yuuki、Ueda Jumpei、Arai Kazunari、Kageyama Hiroshi、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 号: 18 ページ: 183104-183104

    • DOI

      10.1063/5.0049826

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Predicting the Optical Pressure Sensitivity of <sup>2</sup>E → <sup>4</sup>A<sub>2</sub> Spin-Flip Transition in Cr<sup>3+</sup>-Doped Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Back Michele、Ueda Jumpei、Hua Hansen、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 33 号: 9 ページ: 3379-3385

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c00678

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Boltzmann Thermometry in Cr3+‐Doped Ga2O3 Polymorphs: The Structure Matters!2021

    • 著者名/発表者名
      Back Michele、Ueda Jumpei、Nambu Hiroshi、Fujita Masami、Yamamoto Akira、Yoshida Hisao、Tanaka Hiromitsu、Brik Mikhail G.、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: - 号: 9 ページ: 2100033-2100033

    • DOI

      10.1002/adom.202100033

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of White Persistent Phosphors by Manipulating Lanthanide Ions in Gadolinium Gallium Garnets2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei、Miyano Shun、Xu Jian、Dorenbos Pieter、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Advanced Photonics Research

      巻: 2 号: 3 ページ: 2000102-2000102

    • DOI

      10.1002/adpr.202000102

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure-induced variation of persistent luminescence characteristics in Y3Al5?xGaxO12:Ce3+?M3+(M = Yb, and Cr) phosphors: opposite trend of trap depth for 4f and 3d metal ions2020

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei、Harada Masaya、Miyano Shun、Yamada Akihiro、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 22 号: 35 ページ: 19502-19511

    • DOI

      10.1039/d0cp03520c

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Red Luminescent Eu2+ in K2MgH4 and Comparison with KMgH32020

    • 著者名/発表者名
      J. Ueda, T. Wylezich, N. Kunkel, S. Tanabe,
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: in press 号: 15 ページ: 5124-5130

    • DOI

      10.1039/c9tc06459a

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] (INVITED) Review of luminescent properties of Ce3+-doped garnet phosphors: New insight into the effect of crystal and electronic structure2019

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Optical Materials: X

      巻: 1 ページ: 100018-100018

    • DOI

      10.1016/j.omx.2019.100018

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Orange Persistent Luminescence and Photodarkening Related to Paramagnetic Defects of Nondoped CaO-Ga2O3-GeO2 Glass2019

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei、Hashimoto Atsunori、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 49 ページ: 29946-29953

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b07638

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Pr3+添加Y3Al2Ga3O12透明セラミックスにおけるフォトクロミズムと長残光特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      杜 啓萍, 上田 純平, 田部 勢津久
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年 年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Ni2+添加LaAlO3近赤外蛍光体の開発及び光学特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      箕輪 朋晃, 上田 純平,田部 勢津久,許 健,中西 貴之,武田 隆史,M. G. Brik
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年 年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] YSiO2N:Ce3+-Ln3+ (Ln = Sm, Tm) 青色残光蛍光体における熱ルミネッセンス測定による電子トラップ分布解析2022

    • 著者名/発表者名
      北川 裕貴, 上田 純平,田部 勢津久
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年 年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] YSiO2NにおけるEu2+束縛励起子状態による深赤色-近赤外発光2022

    • 著者名/発表者名
      北川 裕貴, 上田 純平,許 健,中西 貴之,武田 隆史,廣崎 尚登,田部 勢津久
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of white persistent phosphors by tailoring lanthanide ions and garnet host composition2021

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Ueda, Shun Miyano, Jian Xu, Pieter Dorenbos, Setsuhisa Tanabe
    • 学会等名
      19th International Conference on Luminescence (ICL2020)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高い消光温度を有する白色固体光源用Ce3+ 添加蛍光体の材料設計2021

    • 著者名/発表者名
      上田 純平
    • 学会等名
      日本学術振興会先進セラミックス第124委員会 講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 希土類イオン添加無機化合物の固体電子構造に立脚した光機能性材料開発2021

    • 著者名/発表者名
      上田 純平
    • 学会等名
      第37回希土類討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cr3+添加Ga2O3レシオメトリック蛍光温度計の結晶構造による特性変化と触媒反応への応用2021

    • 著者名/発表者名
      上田 純平, M. Back, 南部 博, 藤田 正海, 山本 旭, 吉田 寿雄, 田中 洋光, M. G. Brik, 田部 勢津久
    • 学会等名
      応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第1回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mn4+添加LaAlO3深赤色蛍光温度計の開発2021

    • 著者名/発表者名
      幸塚駿佑 ,○上田純平,田部勢津久,中西貴之,武田隆史,廣崎尚登
    • 学会等名
      The 32th Meeting on Glasses for Photonics 2020
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 真空準位基準束縛エネルギー図を利用した ランタニドイオン添加白色長残光蛍光体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      上田 純平, 宮野 隼, 許 健, P. Dorenbos, 田部 勢津久
    • 学会等名
      The 31st Meeting on Glasses for Photonics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 価数制御によるMn4+添加LaAlO3深赤色蛍光体の高効率化2021

    • 著者名/発表者名
      幸塚 駿佑,上田 純平,田部 勢津久,中西 貴之,廣崎 尚登
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Understanding of Hole Trap Depths by Pr3+ and Tb3+ in RE2O2S:Eu3+(RE=Y, Lu, Gd, La) Persistent Phosphors2021

    • 著者名/発表者名
      J. Ueda, A. Hashimoto, Y. Aoki, P. Dorenbos, S. Tanabe,
    • 学会等名
      第11回フォトニクスのための材料研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] “光らない”から“光り続ける”を創る2020

    • 著者名/発表者名
      上田 純平
    • 学会等名
      文科省 科学技術・学術政策研究所講演会「近未来への招待状 ~ナイスステップな研究者2019からのメッセージ~」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水素化物と酸水素化物における希土類イオンの発光特性2020

    • 著者名/発表者名
      上田 純平,T. Wylezich, N. Kunkel, 松石 聡, 田部 勢津久
    • 学会等名
      物質材料機構セミナー "第67回 サイアロン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペロブスカイト関連構造を有するEu2+添加水素化物の発光特性2020

    • 著者名/発表者名
      上田 純平,T. Wylezich, N. Kunkel, 田部 勢津久
    • 学会等名
      第381回 蛍光体同学会講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ce3+-Yb3+共添加残光蛍光体における電子トラップ濃度の見積もり2019

    • 著者名/発表者名
      上田純平, 宮野 隼, 田部勢津久
    • 学会等名
      第35回希土類討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Design and Development of Persistent Phosphors Based on Electronic Structure2019

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Ueda
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Advanced Structural and Functional Materials (The 2nd ICAS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding the luminescence properties of Ce3+-doped garnet phosphors on the basis of composition, crystal and electronic structure2019

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Ueda
    • 学会等名
      8th international workshops on Photoluminescence in Rare Earths: Photonic Materials and Devices (PRE'19)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding luminescence and persistent luminescence properties of Ce3+-doped garnet phosphors2019

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Ueda
    • 学会等名
      Phosphor Safari 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Photoionization Analysis on Phosphors in Phosphor Handbook2022

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Ueda
    • 総ページ数
      32
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9781003098669
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 北陸先端科学技術大学院大学 上田研究室

    • URL

      https://uedalab.com

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 京都大学 田部研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 京都大学大学院人間・環境学研究科 教員紹介

    • URL

      https://www.h.kyoto-u.ac.jp/academic_f/faculty_f/342_ueda_j_0/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学 教育研究活動データベース

    • URL

      https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/bD6qE

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/--0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学大学院人間・環境学研究科 田部研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] ReseachGate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Jumpei-Ueda

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学人間・環境学研究科 田部研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学 教育研究活動データベース

    • URL

      https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/bD6qE

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-02-06   更新日: 2023-01-30  

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