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蛍光性窒化物系バルクセラミックスの極低散乱透明化

研究課題

研究課題/領域番号 19K22045
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分26:材料工学およびその関連分野
研究機関横浜国立大学

研究代表者

多々見 純一  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (30303085)

研究分担者 高橋 拓実  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 「革新的高信頼性セラミックス創製」プロジェクト, 研究員(任期無) (30715991)
李 頴  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 「革新的高信頼性セラミックス創製」プロジェクト, 研究員(任期有) (40789319)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードセラミックス / 窒化物 / 透明 / 蛍光 / 蛍光体 / 透明化 / 粉体プロセス / 不均質構造制御
研究開始時の研究の概要

本研究では、窒化物系無機化合物の特異な発光特性と、窒化物系セラミックスの高機能化に関する知見と粉体合成・セラミックス製造技術を融合しながら、光の散乱限となるため従来の透明体作製で疎まれてきた材料中の不均質構造を制御するだけでなく、積極的に利用するという斬新な発想に基づき、光の散乱限となる気孔や第二相、可視光の波長程度の粒径の粒子を限界まで除去した窒化物系セラミックスを作製し、単結晶レベルの透明化を実現することを目的とする。これを達成するために、原料粉体複合構造制御、成形体高密度・高均質化、焼結体高純度・高密度化の各項目を高度化する。

研究成果の概要

本研究の目的は光の散乱源となる気孔や第二相、可視光の波長程度の粒径の粒子を限界まで除去することで窒化物系セラミックスの透明化を実現することである。Eu賦活したCa-α SiAlONセラミックスについて、超高圧CIP処理をすることで成形体の高密度化と均質化が達成され透明化することを見いだした。希土類添加α-SiAlONに関しては、小さな希土類イオンを添加することで、結晶粒の微細化とガラス相の低減で透明化が達成した.AlNセラミックスについては、分極率の大きなイオンを添加することで第二相の屈折率をAlNに近づけることで透光性が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られたEu賦活Ca-αサイアロンは、レーザー励起などの次世代高出力半導体照明用の蛍光体部材として利用することが期待される。また、希土類添加α-SiAlONについては、希土類イオンを活かした新規なレーザー媒質やシンチレーター材料への展開が嘱望される。透光性AlNセラミックスは、発光イオンを添加することで非常に高い熱伝導率や長残光性などを活かしたセキュリティ分野などへの社会実装が考えられる。また、ここで得られた学術的知見は、セラミックスの光学部材としての新たな道筋を示しただけでなく、高信頼性セラミックスを実現する上でも重要であるといえる。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [学会発表] α-SiAlONセラミックスの透明性に及ぼす希土類添加物の影響2020

    • 著者名/発表者名
      網中康平,多々見純一,飯島志行,高橋拓実,横内正洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第33回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] La2O3添加による透光性 AlN セラミックスの作成2020

    • 著者名/発表者名
      川畑葉純、多々見純一、飯島志行、高橋拓実
    • 学会等名
      第15回セラミックフェスタin神奈川
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] α-SiAlON セラミックスの透明性に及ぼす希土類添加物の影響2020

    • 著者名/発表者名
      網中康平,多々見純一,飯島志行,高橋拓実,横内正洋
    • 学会等名
      第15回セラミックフェスタin神奈川
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Lower temperature densification of Ca α SiAlON: Eu 2+ ceramics using bead milled raw materials2020

    • 著者名/発表者名
      李穎、多々見純一、高橋拓実、横内正洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低温焼結による透明Lu-α-SiAlONの作製2020

    • 著者名/発表者名
      網中康平、多々見純一、飯島志行、高橋拓実、横内正洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Transparent and Fluorescent Ca-α-SiAlON: Eu2+ Bulk Ceramics2019

    • 著者名/発表者名
      李穎、高橋拓実、横内正洋、多々見純一
    • 学会等名
      PACRIM13
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 横浜国立大学 多々見・飯島研究室

    • URL

      http://ceramics.ynu.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-01-27  

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