| 研究課題/領域番号 |
18K04747
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
吉野 正人 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10397466)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 蛍光体 / シンチレータ / 水素 / 希土類 / 酸化物 |
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| 研究実績の概要 |
本研究期間では、前年度までに得られた実験試料による研究成果に基づいて、より水素を含有した発光材料の特性評価、水素が発光特性へ与える影響のメカニズムのモデル化を行うために必要と思われる性質をもった試料の選定とその合成、測定実験および解析のため、以下の内容を実施した。
前年度までにY3Ga5O12およびY3Al5-xGaxO12へZn2+を添加した試料の合成と発光特性を調べているが、より水素添加量を増すためのZn2+添加量の再検討を行った。Y3Al5-xGaxO12についてY3Al2Ga3O12とすることでZn2+を10 mol%まで添加可能であることがわかり、前年度のY3Al2.5Ga2.5O12をホストとした場合に比べてGaが多いがZn2+添加の有無にかかわらずPr3+の5d-4f遷移による発光を示すことがわかった。4f-4f遷移を強く示すZn2+を15 mol%添加したY3Ga5O12を比較試料とし、ともに水素溶解処理を行い、赤外吸収測定により水素の溶解を確認した。4f-4f遷移および5d-4f遷移の発光の真空紫外域から可視域までの励起波長依存性を調べることにより、Zn2+添加や水素添加による発光特性の変化を調べた。Zn2+添加による4f-4f発光の減少や5d-4f発光の増加がみられ、吸収波長特性の特徴からバンド端や4f-5d吸収の僅かな変化と関係していると考察した。また、水素添加後にも発光の増減はあるが発光が維持されることが確認された。発光の変化にはバンドギャップ近傍に欠陥準位として現れる酸素空孔や水素による準位の形成やその増減が影響していると考えた。また欠陥準位の定性的な評価を行うためY3gGa5O12中に存在した場合の水素と酸素空孔の安定性、欠陥形成エネルギーを第一原理計算により求めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
Pr3+の4f-5d遷移および4f-4f遷移による発光を示し、また水素の溶解に必要な酸素空孔を形成するための低価数イオンの添加が可能な試料を得ることは、本研究において大変重要でありその添加量を大きくすることができ、また、水素添加および添加後の遷移スペクトル測定結果が得られたことは本研究の進捗状況を進めたといえる。また結果の理解に重要な欠陥準位の評価を第一原理計算による電子状態より行っている。一方で、計画から遅れている点として、これら試料について、5d-4f発光の変化の詳細の解析や水素溶解の定量測定と溶解量依存性などが着手できていない点が挙げられるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
Pr3+の5d-4f発光を示すY3Al2Ga3O12をホストとした場合について、この発光の水素溶解前後の変化を詳しくしらべることで、これまで主に調べてきた4f-4f発光だけでなく応用上も重要な5d-4f発光に与える影響とそのモデル化を行う。水素の溶解量に伴う発光特性の変化を調べるために、重量変化の測定によって溶解量の制御を行う。水素溶解の評価法の１つとして用いている赤外吸収測定について代表者の所属する研究グループにおいて吸着した水素の成分と区別するための検討を行っており、その知見を用いて赤外吸収測定にようる評価の再検討を行う。代表者の異なる課題においてLa2Zr2O7をホストとした場合のPrの還元条件の知見が得られたため、より鮮明にPr3+の吸収・発光スペクトルを測定するための条件の再検討を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度当初に購入を予定していた測定用器具を用いた測定について外部施設利用により予備実験を行い、器具の選定の変更を行い、予定使用額からの差異が生じた。また、学会発表の予定の一部を次年度へ変更した。
研究計画はやや遅れがあるものの進展しており、物品の購入と成果発表での支出を予定している。
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