| 研究課題/領域番号 |
18656187
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
森永 正彦 名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (50126950)
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| 研究分担者 |
湯川 宏 名古屋大学, 大学院工学研究科, 助手 (50293676)
吉野 正人 名古屋大学, 大学院工学研究科, 助手 (10397466)
小笠原 一禎 関西学院大学, 理工学部, 助教授 (10283631)
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| キーワード | 発光材料 / 二酸化チタン / 量子材料設計 / 分子軌道法 / 電子状態 / フォトルミネッセンス / 発光スペクトル / 吸収スペクトル |
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| 研究概要 |
光通信に用いられている石英系光ファイバーは、1.5μmの波長においてその損失が最も少ない。このため、波長が1.5μm近傍の発光材料の開発が急務である。本研究の目的は、エルビウム(Er)とアルミニウム(Al)を共添加したルチル(TiO_2)からの異常発光のメカニズムを解明し、ルチル系の新しい発光材料の量子材料設計を行うことにある。平成18年度の研究成果は、以下の通りである。
1.1.5μm帯の発光強度が最大となる最適組成の決定
最適組成は、8mol%Al-3mol%Er-TiO_2であり、このときフォトルミネッセンス(PL)強度は、3mol%Er-TiO_2に比べて約18倍も増加した。アルミニウム(Al)と同じ3B属の元素であるガリウム(Ga)の場合、14mol%Al-3mol%Er-TiO_2が最適組成であり、PL強度は約23倍になった。このように異常発光現象が確認された。
2.最適組成材のミクロ組織の観察と発光スペクトルの測定
8mol%Al-3mol%Er-TiO_2には、Erを固溶したルチル(TiO_2)相以外に、Er_2Ti_2O_7とEr_3Al_5O_<12>の2つの化合物相が共存していた。それぞれの化合物を合成し、そのPLスペクトルを測定した。その結果、共添加材の発光は、これら化合物からではなく、Erを固溶したルチル(TiO_2)相からのものであることが分かった。
3.Erを固溶したルチル(TiO_2)相の中の発光の局所構造モデルの作成
電荷補償の観点から、Erイオン周りの局所構造モデルを作成した。現在、平面波基底擬ポテンシャル法を用いて、モデルの構造最適化を行っている。
4.エルビウム(Er)の4f電子の多重項エネルギーの計算
相対論DV-ME法による吸収スペクトルの理論計算に着手した。
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