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青色発光ダイオード(LED)の高出力化、低価格化に伴い、これを用いた白色LEDの研究開発が進んでおり、蛍光灯などに取って代わる新たな高効率白色光源としての応用に期待が寄せられている。とりわけ発振波長405nmのGaN系LDは、次世代DVDの規格波長デバイスであることから今後の高性能化が期待される。以上の背景を踏まえて本研究では、青色LEDを利用した白色固体照明デバイス用の蛍光体の波長設計、材料創製とその光物性の精密評価を目的とした。研究対象とした蛍光体材料は以下のように要約できる。I.単結晶および固溶体ガーネット結晶中のCe3+イオンの5da4f発光遷移での幅広い可視発光、波長変化、量子収率、青色LEDと組み合わせた時の色度、II.460nmでの高い励起効率と長波長側可視域での高い透過率を有するYAG結晶化ガラス材料の開発、III.パワー照明用青紫LD励起蛍光体として、405nmに強い励起帯を有するSm3+イオンに世界で初めて着目し、ガラス蛍光体の開発と配位子場構造とスペクトル、遷移確率、量子効率の組成依存性、積分球により量子収率評価も行った。Sm3+イオンの場合励起遷移、発光遷移共に4f-4f電子遷移であるため、作成透明試料(ガラス、結晶含む)に対する吸収スペクトルから、半経験的なJudd-Ofelt理論の適用と遷移確率の予測が可能である。こちらに関してプロである我々は、恐らく世界で初めて、両方の手法を並行して評価して結果を比較した、初めての研究を行ったと思う。また上記に加えて、耐久性の優れた白色LEDの開発を目指して、粉末YAG : Ce蛍光体に代わる材料として、結晶化ガラス蛍光体の開発を行い、全光束測定を積分球を用いて行い、市販品と同等の照明効率を有することを確認し、特許出願を行った。以上、希土類含有蛍光体の作成と4f電子に基づく光物性の研究を系統的に行い、固体照明材料としての性能評価を、実験面と遷移確率についての理論面の双方から行った。
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