高機能酸化物発光材料の作製と磁気共鳴による局所構造の解明

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305045
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 中村 高遠 静岡大学, 工学部, 教授 (10022287)
• 研究分担者: 太田 雅壽 新潟大学, 工学部, 助教授 (60092673) ; 高橋 直行 静岡大学, 工学部, 助教授 (50242243)
• キーワード: 磁気共鳴 / 高周波EPR / アルカリ土類金属アルミネート / 酸化亜鉛 / 長残光 / 紫外発光

研究概要

(1)特異な長残光性を示すが発光機構が未解明であるアルカリ土類金属アルミン酸塩について、つぎのことを明らかにした。SrAl_2O_4:Eu,Dyの長残光性が過剰のアルミナを配合することによって発現することに着目し、その高周波EPRスペクトルを化学量論SrAl_2O_4:Euの場合と比較した。そして両者の相違について欠陥が関与するEu(II)サイト、および組成の異なる化合物の共存を仮定して検討した。前者については、欠陥に関与する1つのEu(II)サイトを仮定してスペクトルシミュレーションを行った。このときのEPRスペクトル解析は海外研究者と共同で作製した^<7/2>S状態金属イオンに対するFT-Monte Carlo法およびFull Monte Carlo法によるシミュレーションを用いた。一方、後者についてはSr/Al比が1/2に近いSr_4Al_<14>O_<25>が共存すること仮定し、Sr_4Al_<14>O_<25>:Euを作製して高周波EPRスペクトルを比較した。その結果、SrAl_2O_4:Eu,Dyのスペクトルは化学量論SrAl_2O_4:EuとSr_4Al_<14>O_<25>:Euのものを重ね合わせることによって再現できることを見い出した。
つぎに長残光蛍光体に共付活剤として添加されるDy(III)は、Gd(III)をプローブとした高周波EPR分光法から、Eu(II)と同じくSrサイトを置換することを明らかにした。そして得られたゼロ磁場分裂パラメータをEu(II)の場合と比較して、Dy(III)の置換によって周辺の局所構造がEu(II)の周りよりも低対称であることが分かった。
以上のように多結晶中で低対称場にある^<7/2>S状態金属イオンのEPRスペクトルの解析にはじめて成功にした。
(2)ZnO薄膜については、室温で紫外発光する作製方法を模索した。その結果、ZnI_2を原料として大気圧下でサファイア基板上にエピタキシャル成長させることに成功した。このZnO薄膜はZnCl_2を原料とした場合と異なり、室温で325nmの紫外線励起によって381.0nmに発光が観察された。この場合、n-ZnOで観察される505nmの発光はまったく現れず、紫外・青色発光材料として有望であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T.Nakamura,K.Kaiya,N.Takahashi,T.Matsuzawa,C.C.Rowlands,V.Beltran,G.M.Smith,P.C.Riedi: "High Frequency EPR of Europium(II)-Doped Strontium Aluminate Phosphors"Journal of Materials Chemistry. Vol.10・No.11. 2566-2569 (2000)
• [文献書誌] K.Omichi,K.Kaiya,N.Takahashi,T.Nakamura: "Growth of ZnO Thin Films Exhibiting Room-Temperature Ultraviolet Emission by Means of Atmospheric Pressure Vapor-Phase Epitaxy"Journal of Materials Chemistry. Vol.11・No.1. 262-263 (2001)
• [文献書誌] K.Omichi,K.Kaiya,N.Takahashi,T.Nakamura: "Atmospheric Pressure Atomic Layer Epitaxy of ZnO on a Sapphire (0001) Substrate by Alternate Reaction of ZnCl_2 and O_2"Journal of Materials Science Letters. Vol.19. 2089-2090 (2000)
• [文献書誌] T.Nakamura,K.Kaiya,N.Takahashi,T.Matsuzawa,M.Ohta,C.C.Rowlands,G.M.Smith and P.C.Riedi: "High Frequency EPR Investigations of Gadolinium (III)-Doped Strontium Aluminates"Physical Chemistry Chemical Physics. Vol.3(in press). (2001)