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電子状態解析に基づくガドリニウム含有新規結晶シンチレーターの特性改善

研究課題

研究課題/領域番号 26420673
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関山形大学

研究代表者

北浦 守  山形大学, 理学部, 教授 (60300571)

研究分担者 小笠原 一禎  関西学院大学, 理工学部, 教授 (10283631)
黒澤 俊介  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (80613637)
渡邊 真太  関西学院大学, 理工学研究科, 研究員 (30554828)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードシンチレーター / 分光学 / 結晶欠陥 / シンチレータ / Ce:GAGG / 赤外分光 / 放射光 / 自由電子レーザー / 電子捕獲中心 / 二価金属イオン共添加 / 電子トラップ
研究成果の概要

本研究では三価セリウムイオンを含むGd3Al2Ga3O12(Ce:GAGG)結晶のシンチレーション特性改善を目指して,浅い電子捕獲中心の起源を分光学的手法を用いて調べた。浅い電子捕獲中心は酸素空格子を伴ったGd2+イオンであることが判明した。Gd2+イオンはガーネットのBサイトを占めるアンチサイト欠陥であり,Bサイトのカチオン欠損によって生じることを第一原理計算により明らかにした。Ce:GAGG結晶のシンチレーション特性の改善にはカチオン欠損を減らさなければならず,そのためには二価マグネシウムイオンの共添加が有効であることを見出した。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書

研究成果

(49件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 学会発表 図書 備考

  • [雑誌論文] Visualizing hidden electron trap levels in Gd3Al2Ga3O12:Ce crystals using a mid-infrared free-electron laser2018

    • 著者名/発表者名
      Kitaura Mamoru、Zen Heishun、Kamada Kei、Kurosawa Shunsuke、Watanabe Shinta、Ohnishi Akimasa、Hara Kazuhiko
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 ページ: 031112-031112

    • DOI

      10.1063/1.5008632

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著/国際学会である
  • [雑誌論文] Energy location of Ce3+ 4f level and majority carrier type in Gd3Al2Ga3O12:Ce crystals studied by surface photovoltage spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Kitaura Mamoru、Azuma Junpei、Ishizaki Manabu、Kamada Kei、Kurosawa Shunsuke、Watanabe Shinta、Ohnishi Akimasa、Hara Kazuhiko
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 ページ: 251101-251101

    • DOI

      10.1063/1.4987141

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著/国際学会である
  • [雑誌論文] Probing shallow electron traps in cerium-doped Gd3Al2Ga3O12 scintillators by UV-induced absorption spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Kitaura, Kei Kamada, Shunsuke Kurosawa, Junpei Azuma, Akimasa Ohnishi, and Kazuhiko Hara
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 9 号: 7 ページ: 072602-072602

    • DOI

      10.7567/apex.9.072602

    • NAID

      210000137977

    • ISSN
      1882-0778, 1882-0786
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 分子性イオン結晶における新型オージェ・フリー発光の発見2016

    • 著者名/発表者名
      北浦、大西
    • 雑誌名

      光学

      巻: 45 ページ: 175-180

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Excitation process of Ce3+ and Eu2+ ions doped in SrGa2S4 crystals under the condition of multiplication of electronic excitations2016

    • 著者名/発表者名
      M.Kitaura, S. Tanaka, M. Itoh, A. Ohnishi, H. Kominami, K. Hara
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 172 ページ: 243-248

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2015.12.007

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-band luminescence from an intrinsic defect in spherical and terraced MgO nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      P. V. Pikhitsa, C. Kim, S. Chae, S. Shin, S. Jung, M. Kitaura S. Kimura, K. Fukui, M. Choi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 106

    • DOI

      10.1063/1.4918804

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著/国際学会である
  • [雑誌論文] Photoluminescence studies on energy transfer processes in cerium-doped Gd3Al2Ga3O12 crystals2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kitaura, A. Sato, K. Kamada, S. Kurosawa, A. Ohnishi, M. Sasaki, K. Hara
    • 雑誌名

      Optical Materials

      巻: 41 ページ: 45-48

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2014.12.040

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical properties and electronic structure of Lu2SiO5 crystals doped with cerium ions: Thermally-activated energy transfer from host to activator2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kitaura, S. Tanaka, M. Itoh
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 158 ページ: 226-230

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2014.10.010

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] シンチレーターの分光学的研究からわかること2018

    • 著者名/発表者名
      北浦 守
    • 学会等名
      日本学術振興会第186委員会第26回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 赤外光を使ってガーネットシンチレータ結晶中に潜む電子捕獲中心を見る2018

    • 著者名/発表者名
      北浦 守
    • 学会等名
      第31回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光体材料における結晶欠陥を赤外光で探る2018

    • 著者名/発表者名
      北浦 守
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二価金属イオン共添加によるCe:GAGG結晶中カチオン空格子の抑制2017

    • 著者名/発表者名
      北浦、佐藤、黒澤、鎌田、大西、原
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるガドリニウムガーネット結晶中ガドリニウムイオン周囲の局所構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      小山、北浦、戎、波田、八方、木村、林、細川、山路、黒澤、鎌田、大西
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 輝尽発光と熱発光の測定から決定したSrAl2O4:Eu結晶におけるE2+ 4f準位からの電荷移動遷移エネルギー2017

    • 著者名/発表者名
      鶴見、北浦、大西、石橋、古川、小田、山中
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] パイロシリケート型シンチレータの発光特性とその低温での特性2017

    • 著者名/発表者名
      黒澤、堀合、村上、庄子、山路、大橋、鎌田、横田、吉川、大西、北浦
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Nature of Shallowly Trapped Electron Centers in Cerium-Doped Garnet Mixed Crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Kitaura, Kei Kamada, Shunsuke Kurosawa, Akimasa Ohnishi, and Kazuhiko Hara
    • 学会等名
      International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] Ce:GAGG結晶における隠れた電荷移動遷移の敷地エネルギーの決定2017

    • 著者名/発表者名
      北浦 守
    • 学会等名
      第369回蛍光体同学会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SrAl2O4:Eu2+結晶における電子トラップフリング過程のEu2+濃度依存性2016

    • 著者名/発表者名
      北浦、大西、石橋、古川、小田、山中
    • 学会等名
      第11回日本フラックス成長研究会
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-12-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce:Gd3Al1Ga4O12結晶とCe:Gd3Ga5O12結晶における電子捕獲中心の赤外吸収2016

    • 著者名/発表者名
      稲葉, 北浦, 鎌田, 黒澤, 大西, 原
    • 学会等名
      第11回日本フラックス成長研究会
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-12-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 水溶液から育成したアラニン単結晶の吸収端スペクトルとアーバック則2016

    • 著者名/発表者名
      田中, 北浦, 大西
    • 学会等名
      第11回日本フラックス成長研究会
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-12-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ガーネットシンチレータ ~未解明問題への実験的アプローチ~2016

    • 著者名/発表者名
      北浦
    • 学会等名
      東海若手セラミスト懇話会
    • 発表場所
      新東工業株式会社豊川製作所(愛知県豊川市)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ce3+添加GD3(Al,Ga)5O12エネルギー準位図の構築による消光原因と長残光機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      浅見, 上田,北浦, 田部
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2016
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] アラニン単結晶における光励起状態の安定性2016

    • 著者名/発表者名
      田中, 北浦, 大西
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2016
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Gd3Al5(1-x)Ga5xO12結晶中Ga3+イオンの優先占有サイト2016

    • 著者名/発表者名
      小山, 北浦, 石崎, 鎌田, 黒澤, 大西,原
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2016
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce:Gd3Al1Ga4O12結晶とCe:Gd3Ga5O12結晶における電子捕獲中心の赤外吸収2016

    • 著者名/発表者名
      稲葉, 北浦, 鎌田, 黒澤, 大西, 原
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2016
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] UV-induced absorption change in SrAl2O4:Eu crystals:Influence of Eu2+ concentration on trap filling process2016

    • 著者名/発表者名
      Kitaura, Ohnishi, Ishibashi, Furukawa, Oda, Yamanaka
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2016
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射光とレーザーを用いて決定されたGAGG中Ce3+イオンの4f電子イオン化エネルギー2016

    • 著者名/発表者名
      北浦, 東, 石崎, 鎌田, 大西, 原
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Site Preference of Ga3+ ions in Ce:Gd3Al5-xGaxO12 Scintillator Crystals Studied by Absorption Spectroscopy at Low Temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Oyama, Kitaura, Ishizaki, Kamada, Kurosawa, Ohnishi, Hara
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] UV-Induced Infrared Absorption Change in SrAl2O4:Eu2+ Crystals: Influence of Eu2+ Concentration on Trap Filling Process2016

    • 著者名/発表者名
      Kitaura, Tsurumi, Ohnishi, Ishibashi, Furukawa, Oda, Yamanaka
    • 学会等名
      Rare Earth 2016
    • 発表場所
      Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] Mg2+イオン共添加による Ce:GAGG 結晶中電子捕獲中心の抑制2016

    • 著者名/発表者名
      稲葉, 北浦, 鎌田, 黒澤, 大西, 原
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス、東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce:Lu3Al5O12 結晶における電子スピン共鳴スペクトルのアルカリ土類イオン共添加効果2016

    • 著者名/発表者名
      李、北浦、鎌田、黒澤、大西、原
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス、東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] SrAl2O4:Eu結晶における電子トラップの熱安定性2016

    • 著者名/発表者名
      鶴見、北浦、大西、石橋、古川、小田、山中
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス、仙台市
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 紫外光照射下の吸収分光によるCe:GAGGシンチレータ結晶の特性改善に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      稲葉, 北浦, 鎌田, 黒澤, 大西, 原
    • 学会等名
      東北放射光ワークショップ
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス、仙台市
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Gd3Al5(1-x)Ga5xO12結晶中三価セリウムイオン周囲に生ずる静的格子歪の光検出2015

    • 著者名/発表者名
      小山, 北浦, 鎌田, 黒澤, 大西, 原
    • 学会等名
      東北放射光ワークショップ
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス、仙台市
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Absorption Spectroscopy of shallow electron traps in SrAl2O4:Eu crystals induced by ultraviolet light irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kitaura
    • 学会等名
      The 2nd InternationalWorkshop on Luminescent Materials 2015
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2015-12-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である / 招待講演
  • [学会発表] Ce:GAGG結晶における光誘起欠陥の吸収分光2015

    • 著者名/発表者名
      稲葉, 北浦, 鎌田, 黒澤, 大西, 原
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2015
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎市
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 二酸化バナジウムスパッタ膜における光誘起電子相転移の過渡光学応答2015

    • 著者名/発表者名
      早坂, 北浦, 大西、沖村、福井、原
    • 学会等名
      第70回日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学吹田キャンパス、吹田市
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce:GAGG結晶における紫外光誘起欠陥の吸収分光2015

    • 著者名/発表者名
      北浦, 稲葉, 大西, 鎌田, 黒澤, 原
    • 学会等名
      第359回蛍光体同学会講演会
    • 発表場所
      化学会館、東京
    • 年月日
      2015-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ce:GAGG結晶中Ce3+イオンの占有サイトと4f-4f遷移吸収スペクトル2015

    • 著者名/発表者名
      稲葉, 北浦, 鎌田, 黒澤, 大西, 原
    • 学会等名
      第28回DV-Xa研究会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス、山形市
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] UV-Induced Near Infrared Absorption Band due to Electron Traps in Ce:GAGG Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kitaura
    • 学会等名
      International Symposium on Phosphor Materials 2015
    • 発表場所
      Media center, Niigata
    • 年月日
      2015-07-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である / 招待講演
  • [学会発表] Origin of UV-Induced Infrared Absorption Band in Ce:GAGG Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      R. Inaba, M. Kitaura, K. Kamada, S. Kurosawa, A. Ohnishi, K. Hara
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Inorganic Scintillators and Their Applications
    • 発表場所
      Berkley, California, USA
    • 年月日
      2015-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] Scintillation Properties of Large Size Ce:La-GPS Crystals Grown by the Czochralski Process2015

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa, Shoji, Murakami, Kitaura, Jary, Pejchal, Ohashi, Yokota, Kamada, Ohnishi, Nikl, Yoshikawa
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Inorganic Scintillators and Their Applications
    • 発表場所
      Berkley, California, USA
    • 年月日
      2015-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] Ce3+:GAGG結晶における光誘起欠陥の赤外分光2015

    • 著者名/発表者名
      稲葉、北浦、鎌田、黒澤、大西、佐々木、原
    • 学会等名
      第62回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      平塚市
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce3+:Gd3Al2Ga3O12結晶における光誘起欠陥の赤外分光2014

    • 著者名/発表者名
      稲葉、佐藤、北浦、鎌田、大西、佐々木
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム
    • 発表場所
      岡崎市
    • 年月日
      2014-11-14 – 2014-11-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Gd3Al2Ga3012結晶におけるGd3+欠陥からの極狭線幅発光2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤、北浦、鎌田、黒澤、大西、佐々木、原
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子状態解析に基づく新規オージェフリー発光物質の探索2014

    • 著者名/発表者名
      石井、北浦、山路、黒澤、田中、渡邊、小笠原、大西、佐々木
    • 学会等名
      第27回DV-Xa研究会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Anormalous energy transfer route from Gd3+ to Ce3+ ions in Ce:Gd3Al2Ga3O12 crystals2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kitaura, A. Sato, K. Kamada, S. Kurosawa, A. Ohnishi, M. Sasaki, K. Hara
    • 学会等名
      The 5th international conference on photoluminescence in rare-earths: photonic materials and devices
    • 発表場所
      Sansebastian, Spain
    • 年月日
      2014-05-13 – 2014-05-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] The DV-Xa Molecular-orbital Calculation Method2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kitaura, S. Watanabe, K. Ogasawara, A. Ohnishi, M. Sasaki
    • 総ページ数
      357
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 山形大学理学部物性実験グループ

    • URL

      http://sci.kj.yamagata-u.ac.jp/~kitaura/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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