| 研究課題/領域番号 |
20K05090
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 香川大学 |
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研究代表者 |
宮川 勇人 香川大学, 創造工学部, 教授 (00380197)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | Eu賦活蛍光体 / Sr3MgSi2O8 / CaAlSiN3 / Rietveld解析 / 擬正四面体拘束 / Eu蛍光体 / リートベルト解析 / CASN / SMS / 電子スピン共鳴（ESR） / 四面体拘束 / 結晶場 / 電子スピン共鳴 / 白色LED |
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| 研究開始時の研究の概要 |
白色LEDは省電力性と高耐久性から近年需要が高まっており、より自然色に近い演色性の実現には、使用する蛍光体の発光波長を的確に制御する必要がある。現在多用されているユーロピウム（Eu）を発光中心とするEu賦活蛍光体ではEu周りの結晶の状態（結晶場、配位状況）に応じ、赤～青まで広範囲に発光波長が変化するものの、結晶場と発光波長との関係は未解明な点が多い。本研究では結晶場分裂エネルギーの定量測定が可能なESR（電子スピン共鳴）法を２種類のEu賦活蛍光体（CaAlSiN3:EuおよびSr3MgSi2O8:Eu）に適用し、シミュレーション計算と実測との比較から、結晶場と発光波長との関係を明らかする。
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| 研究成果の概要 |
Eu賦活蛍光体として赤色発光するCaAlSiN3:Eu（CASN）と青色発光するSr3MgSi2O8:Eu（SMS）についてX線回折のリートベルト解析とESR（電子スピン共鳴）法による結晶場の評価を組み合わせ、Euイオン周りの配位構造が発光波長に及ぼす影響を調べた。低温焼成時のSMS試料における２相フィットや、CASNの発光波長とEu濃度の関係について擬正四面体拘束条件フィットを導入することで原子座標を高精度に解析した。また光電子分光や磁化率の測定も行い補強するデータを取得した。Eu-O結合の平均距離が短いほどレッドシフトが起こることや酸素を頂点とした正四面体の歪みと発光強度の相関が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
自然色に近い白色LEDの実現のためには使用する蛍光体の発光波長を的確に制御する必要があるが、現行の2価のユーロピウム（Eu2+）を発光中心とする蛍光体（Eu賦活蛍光体）は、母相の組成・結晶構造によるEu周りの配位状況の変化に応じ、赤～青までの広範囲に渡る発光波長の変化が確認されているものの、結晶場と発光波長との関係は未解明な点が多い。本研究ではESR（電子スピン共鳴）法を２種類のEu賦活蛍光体（赤色発光するCaAlSiN3:Euおよび青色発光するSr3MgSi2O8:Eu）に適用し、Eu賦活蛍光体における構造と発光波長との関係を明らかにした。これにより戦略的な発光波長の制御が可能となった。
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