常温ホールバーニングを利用した広波長域型光メモリーガラスの創製

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13305048
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 野上 正行 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90198573)
• 研究分担者: 村瀬 至生 産業技術総合研究所, 関西センター, 主任研究員 ; 早川 知克 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (00293746)
• キーワード: ホールバーニング / Smイオン / ゾルゲル法 / アルミノシリケートガラス / X線照射 / 光ブリーチング / 常温 / ガラス欠陥

研究概要

スペクトルホールバーニングは光スペクトル上の選択された波長にホールを開けるもので、これを記録ビットに用いることで、現在の記録材料の密度を一挙に10^4倍にまで向上できるとされている。
本研究は、常温で永続的なスペクトルホールバーニング(PSHB)を示す希土類イオンドープガラスを開発し、ガラスの持つ優れた透明性と生産性を活かした空間及び波長軸を制御した超高密度ガラスメモリーを開発することを目的とした。
ゾルゲル法によってSm^<3+>イオンドープガラスを作製し、そのX線あるいはフェムト秒レーザを照射することで、その部分のSmイオンのみを2価に還元することに成功した。照射によってAl-O結合の酸素イオンにホールが形成し、抜けた電子がその周辺に配位するSmイオンに取り込まれることによって2価に還元されると考えた。Sm^<2+>イオンの安定性を熱還元されたものとの比較で検討したところ、レーザ照射で作られたSm^<2+>イオンは、熱還元されたSm^<2+>イオンよりは、安定性に劣るものの、x線によるものよりは高い安定性を示すことがわかった。
x線によって還元されたSm^<2+>イオンの^7F_0→^5D_0遷移でのPSHB現象を測定したところ、数秒間のレーザ照射でPSHBの生じることを見出した。これは熱還元で生じたSm^<2+>イオンのそれより、100倍以上早いものであった。一方、レーザ照射のそれは、熱還元との中間の早さでPSHBの形成されることがわかった。PSHB形成はSm^<2+>イオン生成反応とは逆の反応で、Sm^<2+>イオンから酸素イオンヘの移動によるものであると考えられ、Alイオンの存在がPSHB形成ガラスに重要であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Defect centers and room temperature persistent spectral hole burning in X-ray irradiated Eu^<3+>-doped glass"J.Lumin.. 96. 163-169 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Room-temperature hole-burning and sublinear hole-growth dynamics in an Sm^<2+>-doped aluminosilicate glass"J.Non-Cryst.Solids. 297. 113-119 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Enhanced fluorescence of Eu^<3+> induced by energy transfer from nanosized SnO_2 crystals in glass"J.Lumin.. 97. 147-152 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Formation of Sm^<2+> ions and spectral hole burning in x-ray irradiated glasses"J.Phys.Chem., B. 106. 5395-5399 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Nanocrystalline SnO_2 particles and two fold-coordinated Sn defect centers in sol-gel-derived SnO_2-SiO_2 glasses"J.Mater.Res.. 17. 1305-1311 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Fast spectral hole burning in Sm^<2+>-doped Al_2O_3-SiO_2 glasses"Adv.Mater. 14. 923-926 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Room temperature persistent spectral hole burning of Eu^<3+> ions doped in sol-gel derived glasses"J.Lumin.. 98. 289-294 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Redox equilibrium and spectral hole burning in Sm2+-doped Al2O3-SiO2 glasses"J.Mater.Res.. 17. 2053-2058 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Water can functionalize the sol-gel-derived glasses"J.Ceram.Soc.Japan. 110. 796-800 (2002)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Spectral hole burning of rare-earth ions doped in Al_2O_3-SiO_2 glass"SPIE,4804. 4804. 115-120 (2002)