ケイ酸塩ガラスの安定不混和現象を利用した高輝度発光材料の作製

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16360333
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 安盛 敦雄 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (40182349)
• キーワード: ケイ酸塩ガラス / 不混和現象 / 発光 / ユーロピウム / フレスノイト / ウィレマイト / 分相 / 結晶化

研究概要

近年、次世代型ディスプレイの開発が進み、高解像度画像実現などのために、蛍光体の平均粒径を小さく高輝度にしたいという要望が高まっている。本研究では、分相組成領域を持ち青色発光するCaO-Al_2O_3-SiO_2:Eu系において前年度の結果をまとめると共に、昨年度に引き続き分相組成領域を持つNa_2O-B_2O_3-SiO_2:Eu系、BaO-TiO_2-SiO_2系、ZnO-SiO_2:Mn系の、主として3種類の材料を溶融・急冷・結晶化法を用いて作製し、高輝度発光材料を実現することを目的とした。また、得られた結果を基に分相を起源にした組織・結晶化挙動の蛍光特性への影響について調査し、今後の材料設計の指針を検討した。
Na_2O-B_2O_3-SiO_2系分相ガラス試料においては、Eu^<3+>による赤発光強度の増大には分相組織による励起光の散乱と透過に最適な関係が存在することがわかった。またBaO-TiO_2-SiO_2系ガラスから青色発光するfresnoite (Ba_2TiSi_2O_<78>)相を析出させた結晶化ガラスにおいては、分相ガラスから結晶化させた場合に、励起光の吸収が小さく発光強度が増大する結果が得られた。
一方、緑色発光するwillemite (Zn_2SiO_4:Mn^<2+>)の析出、結晶化が著しく生じるZnO-SiO_2:Mn系においても、結晶化度が小さい場合に、分相ガラスから結晶化させた方が、発光強度が増大する結果が得られた。
これらの結果から、ガラス、結晶化ガラスを問わず、分相を起源とするガラス内部の微細組織による励起光の散乱・吸収の大小が発光強度に大きく関与しており、多重散乱効果などの現象により発光強度の増大がもたらされている可能性があらためて強く示唆された。この結果は今後の高輝度発光材料の設計指針となると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Luminescense Property and Phase-separation Texture of Phase-Separated Glasses and Glass-Ceramics in Mn-Doped ZnO-SiO_2 System (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Ohgaki, Y.Nagumo, K.Soga, A.Yasumori
  • 雑誌名: Journal of Ceramic Society, Japan 115・3 ページ: 201-204
• [雑誌論文] Eu-Doped CaAl_2Si_2O_8 Nanocrystalline Phosphors Crystallized from the CaO-Al_2O_3-Sio_2 glass System (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Ohgaki, A.Higashida, K.Soga, A.Yasumori
  • 雑誌名: Journal of Electrochemical Society 154・5 ページ: J163-J166