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2021 年度 実績報告書

高圧下での固体電子構造変調によるユニークな光物性発現

研究課題

研究課題/領域番号 19H02798
研究機関京都大学

研究代表者

田部 勢津久  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (20222119)

研究分担者 村上 裕美子 (片山裕美子)  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (60748680)
上田 純平  京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (90633181)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード電子構造 / 高圧 / 蛍光体 / 圧力センサー / 長残光 / 電子トラップ
研究実績の概要

本年度は,圧力印可によるCe3+添加ガーネットの長残光特性の発現と特性変化を見出した.同材料は4f-5d遷移による青色LEDの発光波長に合う強い吸収と可視発光を示す.本研究では,共添加剤としてYb3+またはCr3+をトラップ中心としたY3AlGa4O12:Ce3+-M3+(M=Yb, Cr)蛍光体を作製,加圧による残光特性の変化を調査し,トラップ準位の電子構造の変化を推測した.Y3AlGa4O12:Ce3+-Yb3+蛍光体の残光減衰曲線の傾きは加圧に伴い減少したことから、トラップ電子解放速度は減少し、トラップ深さは増加したと推測された。
Yb2+:4f14とは異なる電子配置を有するCr2+:3d4がトラップ中心として働くY3AlGa4O12: Ce3+-Cr3+蛍光体の発光特性の圧力依存性を調査した。残光減衰曲線の傾きは加圧に伴い増加した.トラップ解放速度は増加したことからトラップ深さは減少したと考えた。
加圧による電子構造の変化の直接的な証拠を得るため、Y3AlGa4O12:Ce3+-M3+(M=Yb, Cr)蛍光体における圧力下での残光特性の温度依存性を調査した。残光減衰曲線の傾きはトラップ電子解放速度にのみ依存するという仮定のもと、傾きの温度依存性を用いて、トラップ電子解放における活性化エネルギーの圧力依存性を算出した。加圧に伴い活性化エネルギーは、Yb3+を添加した試料では増加し、Cr3+を添加した試料では減少した。この結果は、残光減衰曲線の傾きの圧力変化から推測したトラップ深さの変化と一致しており、電子構造の変化の直接的な証拠が得られた.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 14件、 査読あり 14件) 学会発表 (6件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Venezia Ca’Foscari大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Venezia Ca’Foscari大学
  • [雑誌論文] Highly Thermal Stable Broadband Near-Infrared Luminescence in Ni2+-Doped LaAlO3 with Charge Compensator2023

    • 著者名/発表者名
      Ueda Jumpei、Minowa Tomoaki、Xu Jian、Tanaka Shogo、Nakanishi Takayuki、Takeda Takashi、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      ACS Applied Optical Materials

      巻: 1 ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acsaom.3c00041

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photochromism and Long Persistent Luminescence in Pr3+ ‐Doped Garnet Transparent Ceramic via UV or Blue Light Up‐Conversion Charging2023

    • 著者名/発表者名
      Du Qiping、Ueda Jumpei、Zheng Ruilin、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 11 ページ: 3051-11p

    • DOI

      10.1002/adom.202202612

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neodymium(III)-doped Y3Al2Ga3O12 Garnet for Multipurpose Ratiometric Thermometry: From Cryogenic to High Temperature Sensing2023

    • 著者名/発表者名
      Back Michele、Xu Jian、Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 131 ページ: 57~61

    • DOI

      10.2109/jcersj2.22167

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of charge transfer luminescence for [WO6]6- octahedron in Ca3WO6 and [WO5]4- square pyramid in Ca3WO5Cl22022

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Yuuki、Takemura Shota、Hirai Daigorou、Hiroi Zenji、Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 ページ: 24203~24211

    • DOI

      10.1039/D2CP02753D

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermochromic Narrow Band Gap Phosphors for Multimodal Optical Thermometry: The Case of Y3+-Stabilized β-Bi2O3:Nd3+2022

    • 著者名/発表者名
      Back Michele、Xu Jian、Ueda Jumpei、Benedetti Alvise、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 34 ページ: 8198~8206

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.2c01262

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure-dependent photoluminescence of Eu-activated aluminate hydride Sr3-xAxAlO4H:Eu2+ (A=Ca, Ba;x=0,1): Application of advanced U-determination technique for luminescence wavelength prediction2022

    • 著者名/発表者名
      Wu Tong、Hua Hansen、Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa、Matsuishi Satoru
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 132 ページ: 083104~083104

    • DOI

      10.1063/5.0102219

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversible Phase Segregation and Amorphization of Mixed-Halide Perovskite Nanocrystals in Glass Matrices2022

    • 著者名/発表者名
      Zheng Ruilin、Ueda Jumpei、Shinozaki Kenji、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 13 ページ: 7809~7815

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c02261

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-straining nanocrystals strategy: temperature and pressure co-induced phase transitions of CsPbBr3 in amorphous matrices2022

    • 著者名/発表者名
      Zheng Ruilin、Ueda Jumpei、Li Jiyao、Shinozaki Kenji、Fan Zeyu、Horike Satoshi、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 10 ページ: 2200818~2200818

    • DOI

      10.1002/adom.202200818

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Time-resolved and temperature-dependent spectroscopy for blue luminescence of monoclinic YSiO2N:Ce3+ phosphor2022

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Yuuki、Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 249 ページ: 118943~118943

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2022.118943

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In Situ Growth Mechanism of CsPbX3 (X = Cl, Br, and I) Quantum Dots in an Amorphous Oxide Matrix2022

    • 著者名/発表者名
      Zheng Ruilin、Ueda Jumpei、Shinozaki Kenji、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 34 ページ: 1599~1610

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c03522

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep-red to near-infrared luminescence from Eu2+-trapped exciton state in YSiO2N2022

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Yuuki、Ueda Jumpei、Xu Jian、Nakanishi Takayuki、Takeda Takashi、Hirosaki Naoto、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 ページ: 4348~4357

    • DOI

      10.1039/D1CP05242J

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multimodal deep red luminescent ratiometric thermometer of LaAlO3 doped with Mn4+2022

    • 著者名/発表者名
      Kozuka Shunsuke、Ueda Jumpei、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 633 ページ: 413492~413492

    • DOI

      10.1016/j.physb.2021.413492

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-Pressure Photoluminescence Properties of Cr3+-Doped LaGaO3Perovskites Modulated by Pressure-Induced Phase Transition2021

    • 著者名/発表者名
      Hua Hansen、Ueda Jumpei、Xu Jian、Back Michele、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 ページ: 19253~19262

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c03074

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Predicting the Optical Pressure Sensitivity of 2E-4A2 Spin-Flip Transition in Cr3+‐Doped Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Back Michele、Ueda Jumpei、Hua Hansen、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 33 ページ: 3379~3385

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c00678

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Ni2+添加 GdAlO3近赤外蛍光体の開発及び光学特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      ○箕輪 朋晃, 田部 勢津久, 上田 純平,
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2023年 年会
  • [学会発表] Cr4+ ベースの発光温度計2022

    • 著者名/発表者名
      ○張 啓軒, 上田 純平,田部 勢津久,
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2023年 年会
  • [学会発表] ガラスマトリックス中におけるハロゲン化物ペロブスカイトの秩序無秩序構造変化の新知見2022

    • 著者名/発表者名
      鄭 鋭林, 上田 純平, ○田部 勢津久,
    • 学会等名
      第63回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • [学会発表] YSiO2N:Ce3+-Ln3+ (Ln = Sm, Tm) 青色残光蛍光体における熱ルミネッセンス測定による電子トラップ分布解析2022

    • 著者名/発表者名
      ○北川 裕貴, 上田 純平,田部 勢津久
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年 年会
  • [学会発表] Ni2+添加LaAlO3近赤外蛍光体の開発及び光学特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      ○箕輪 朋晃, 上田 純平,田部 勢津久,許 健,中西 貴之,武田 隆史,M. G. Brik,
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年 年会
  • [学会発表] Pr3+添加Y3Al2Ga3O12透明セラミックスにおけるフォトクロミズムと長残光特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      ○杜 啓萍, 上田 純平, 田部 勢津久,
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年 年会
  • [図書] 光と物質の量子相互作用ハンドブック(分担執筆:荒川 泰彦編)2023

    • 著者名/発表者名
      田部 勢津久,上田純平(分担執筆)
    • 総ページ数
      992
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス出版
  • [図書] Phosphor Handbook (eds.L-S.Liu)2022

    • 著者名/発表者名
      J.Xu, M.Back, S.Tanabe (分担執筆)
    • 総ページ数
      220
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      978-1003098669
  • [備考] 京都大学田部研究室HP

    • URL

      talab.h.kyoto-u.ac.jp

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公開日: 2023-12-25  

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