2020 年度研究成果報告書

近赤外広帯域固体光源に向けた遷移金属イオン添加蛍光体の発光波長制御に関する研究

研究課題

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研究課題/領域番号	18K13995
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関	防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) (2019-2020) 青山学院大学 (2018)
研究代表者	七井靖防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (80755166)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	蛍光体 / 近赤外線 / 3d遷移金属イオン / 近赤外光源 / 光物性
研究成果の概要	生体透過性の高い近赤外線を発する光源は分光分析技術は食品の非破壊成分分析などで活用されている。現在ランプを代替するような、近赤外領域で広帯域に発光する、近赤外広帯域LEDが求められている。本研究では近赤外広帯域LEDへの応用に向けて、クロムイオン（Cr3+, Cr4+）を添加した近赤外蛍光体の発光波長制御を目的に研究を行った。その結果得られたMg4Nb2O9:Cr3+、Mg2SiO4:Cr3+,Cr4+およびCa2GeO4:Cr4+蛍光体は市販のLEDで効率よく励起でき、SiおよびInGaAs系光検出器と組み合わせるのに適した材料であることが明らかになった。
自由記述の分野	光物性実験、材料工学（特に蛍光体材料）
研究成果の学術的意義や社会的意義	クロムイオン（Cr3+,Cr4+）イオンを添加した近赤外領域で広帯域な発光帯を有する蛍光体について、母材による発光波長の変化と結晶構造やクロムイオン周りの局所構造を対応付けることで、発光波長制御および高い発光効率を得るための指針を得ることができた。本研究により得られた知見を活用して新しい近赤外蛍光体の開発を進めることで、非破壊成分分析用のLEDベースの光源、および、それを用いた分光分析装置の実現につながる。その結果、食品の成分分析や危険物の探知などをより容易に行えるようになることが期待できる。