異常原子価3d遷移金属を発光中心とする広帯域光増幅器用結晶化ガラス材料の開発

• 研究課題/領域番号: 25620184
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 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: 田部 勢津久 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (20222119)
• 研究協力者: 庄 逸煕 京都大学, 大学院人間・環境学研究科
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 遷移金属 / 蛍光 / 結晶化ガラス / 光通信 / 光増幅器 / 異常原子価 / ガラス / 光ファイバ

研究成果の概要

近赤外波長域に広帯域発光を示す光増幅器用3d遷移金属イオン含有透明結晶化ガラスの開発を目指した.Cr4+イオンを安定に固溶し得る結晶化ガラスを作製，熱処理前後の基礎光物性評価を行った．Zn2SiO4, Mg2SiO4, Li2ZnSiO4結晶はd2電子配置=4価の状態で安定に固溶する．
作製した試料の発光スペクトル，蛍光寿命，量子収率を評価した所，結晶化後はCr4+に基づく1.1～1.5μmの波長領域に広帯域発光を示した．Mg2SiO4試料のみ,Cr3+イオンに基づく,0.9μm付近の発光を示した．他の2試料に比べ，Li2ZnSiO4析出結晶化ガラス試料は長い蛍光寿命と高い量子効率を示した．

研究成果

• [雑誌論文] Deep-red persistent luminescence in Cr3+-doped LaAlO3 perovskite phosphor for in vivo imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Katayama, H. Kobayashi, S. Tanabe
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 号: 1 ページ: 012102-012102
  • DOI: 10.7567/apex.8.012102
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multi-color persistent luminescence in transparent glass ceramics containing spinel nano-crystals with Mn2+ ions (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhuang, J. Ueda, S. Tanabe
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 105 号: 19
  • DOI: 10.1063/1.4901749
  • NAID: 120005522499
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wavelength tailorability of broadband near-infrared luminescence in Cr4+-activated transparent glass-ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhuang, S. Tanabe, J. Qiu
  • 雑誌名: J. Am. Ceram. Soc. 巻: 97 号: 11 ページ: 3519-3523
  • DOI: 10.1111/jace.13128
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A brief review on red to near-infrared persistent luminescence in transition-metal-activated phosphors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhuang, Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe
  • 雑誌名: Opt. Mater. 巻: 36 号: 11 ページ: 1907-1912
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2014.05.035
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Band-gap variation and a self-redox effect induced by compositional deviation in ZnxGa2O3+x:Cr3+ persistent phosphors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhuang, J. Ueda, S. Tanabe, P. Dorenbos
  • 雑誌名: J.Mater.Chem.C 巻: 2 号: 28 ページ: 5502-5509
  • DOI: 10.1039/c4tc00369a
  • NAID: 120005623265
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Bi_2O_3 doping on persistent luminescence of MgGeO_3 : Mn^(2+) phosphor (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 4 号: 4 ページ: 613-623
  • DOI: 10.1364/ome.4.000613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable trap depth in Zn (Gal xAlx) 204 : Cr, Bi red persistent phosphors : considerations of high temperature nersistent luminescence and photostimulated persistent luminescence (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhuang. J. Ueda, S. Tanabe
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry C 巻: 1 号: 47 ページ: 7849-7855
  • DOI: 10.1039/c3tc31462f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conversion of valence state and coordination state of Fe in transparent glass-ceramics containing Li2ZnSiO4 nanocrystals (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhuang, S. Tanabe
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramics Society 巻: 96 号: 9 ページ: 2864-2869
  • DOI: 10.1111/jace.12398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of red persistent luminescence in Cr3+-doped ZnGa204 phosphors by Bi203 codoping (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhuang, J. Ueda, S. Tanabe
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 6 号: 5 ページ: 52602-52602
  • DOI: 10.7567/apex.6.052602
  • 査読あり
• [学会発表] LaAlO3:Cr3+ペロブスカイト蛍光体の深赤色長残光特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: ○片山裕美子、小林大晃、田部勢津久
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大湘南キャンパス(平塚市）
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] Eu3+をトラップ増感剤とした新規赤色Mn残光蛍光体(ZnyMg1-y)GeO3:Mn2+-Eu3+の光学特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: ○家弓朋広、片山裕美子、上田純平、田部勢津久
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大湘南キャンパス(平塚市）
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] Mn 添加透明結晶化ガラスの作製と発光色変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 庄逸煕、○田部勢津久
  • 学会等名: The 25th Meeting on Glasses for Photonics～新しいフォトニクス部品とガラス材料との接点～
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-01-30
• [学会発表] Optical properties of MgGeO3:Mn2+, Ln3+(Ln=Yb, Eu) (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kayumi, Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe
  • 学会等名: 第55回ガラスおよびフォトニクス材料討論会と第10 回ガラス技術シンポジウム
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] Mn-Bi 共添加MgGeO3蛍光体における赤色長残光機能発現 (2014)
  • 著者名/発表者名: ○片山裕美子、上田純平、田部勢津久
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス (横浜)
• [学会発表] 赤色長残光を示すCr添加透明結晶化ガラスの作製と光学特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: ○松崎乃里子、庄逸煕、上田純平、田部勢津久
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス (横浜)
• [学会発表] Broadband near-infrared luminescence in Cr4+-activated transparent glass ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: ○Y. Zhuang, S. Tanabe
  • 学会等名: 第54回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 関西センター（池田）
• [学会発表] Red persistent and photostimulable phosphors for bio-imaging (基調講演) (2013)
  • 著者名/発表者名: ○S. Tanabe, Y. Katayama
  • 学会等名: The 2nd International Workshop on Persistent and Photostimulable Phosphors
  • 発表場所: 華南理工大学 (広州、中国)
  • 招待講演
• [学会発表] Tunable trap depth in Zn(Ga1-xAlx)2O4:Cr,Bi red persistent phosphors: considerations of high-temperature persistent lumines cence and photostimulated persistent luminescence (2013)
  • 著者名/発表者名: ○Y. Zhuang, J. Ueda, S. Tanabe
  • 学会等名: The 2nd International Workshop on Persistent and Photostimulable Phosphors
  • 発表場所: 華南理工大学 (広州、中国)
• [学会発表] Effect of Bi doping on persistent luminescence and photo-stimulated luminescence properties of MgGeO3:Mn (2013)
  • 著者名/発表者名: ○Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe
  • 学会等名: International Workshop on Luminescent Materials 2013 (LumiMat'13)
  • 発表場所: 京都大学芝蘭会館別館 （京都）
• [学会発表] Photoconductivity and electronic structures of persistent phosphors (2013)
  • 著者名/発表者名: ○S. Tanabe, J. Ueda
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia，Sympo. I："Rare Earth Doped Advanced Materials for Photonic Applications
  • 発表場所: 同志社大学田辺キャンパス （京田辺）
  • 招待講演
• [学会発表] Bi2O3添加MgGeO3:Mn蛍光体における赤色長残光特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: ○片山裕美子、上田純平、田部勢津久
  • 学会等名: 第35回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学田辺キャンパス （京田辺）
• [学会発表] Effect of Zn/Ga ratio on persistent luminescence in Bi or/and Cr doped ZnGa2O4 phosphors (2013)
  • 著者名/発表者名: ○Y. Zhuang, S. Tanabe
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 10)
  • 発表場所: Hotel Del Coronado (San Diego, USA)
• [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/