革新的近赤外蛍光体の劣化機構解明と高性能バインダの開発による超広帯域LEDの実現

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01630
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 福田 隆史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (50357894)
• 研究分担者: 正井 博和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10451543) ; 許 健 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYSリサーチフェロー (10889918)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 次世代産業用光源 / 超広帯域LED / 新規近赤外蛍光体 / 高耐久性バインダ材料 / デバイス化プロセス開発

研究実績の概要

本研究の目標である『次世代産業用超広帯域LED』を実現させるため、本年度は、昨年度までの結果を踏まえ、デバイス化プロセスの高度化に取り組んだ。【1】「高量子効率蛍光体の発光特性評価」：本研究で用いている高量子効率蛍光体の長期安定発光について、本研究開始直後から365nmUVLEDの光励起による発光強度測定を継続してきた。先日、2.7万時間を経過したが、初期強度の92%を維持しており、仮に２状態間の単純遷移を想定するならば、用いた蛍光体の半減期は約22.4万時間（約25.6年）と推定され、極めて安定な実用特性が得られる可能性を確認した。【2】「ガラス科学の深化とそれに基づく耐UV/高透明性バインダの新規開発」：昨年度開発された低温溶融性のリン酸ガラス（ガラス転移温度：200℃以下の低融点ガラス）を基に、組成およびプロセス条件を検討した。その結果、気泡の発生を抑えることができるプロセスとヒビ割れを抑えるための界面処理と緩衝層の導入などを考案し、ヘイズが10%以下の透明薄膜マトリクスの調製法を確立した。さらに、当該ガラス薄膜に蛍光体粉末を静電吸着させた上で、再度200~250℃アニールを行い、蛍光体粉末とマトリクスの一体化を達成した。【3】「近赤外蛍光体のさらなる長波長化と量子効率向上を目指した材料探索」：高倍率対物レンズを通じたレーザー照射により、単粒子蛍光体（数十μmサイズ）に850 W/mm2以上（現時点での実用レベルの約30倍）のパワー密度を実現する特殊な顕微セットアップを構築の上、蛍光体の輝度飽和現象の観測とメカニズム究明に取り組んだ。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Key Role of Metal-to-Metal Charge Transfer Transition between Mo6+ and Bi3+ for Enhancement in NIR Luminescence of Gd2MoO6:Bi,Yb Nanophosphor (2024)
  • 著者名/発表者名: Taisei Hangai, Takuya Hasegawa, Jian Xu, Takayuki Nakanishi, Takashi Takeda, Kosuke Nakano, Kenta Hongo, Ryo Maezono, Tomoyo Goto, Yasushi Sato, Ayahisa Okawa, Shu Yin
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 128 ページ: 3351-3360
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.3c07501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge trapping for controllable persistent luminescence in organics (2024)
  • 著者名/発表者名: Cunjian Lin, Zishuang Wu, Huili Ma, Jianbin Liu, Shihai You, Anqi Lv, Wenpeng Ye, Jian Xu, Huifang Shi, Baoli Zha, Wei Huang, Zhongfu An, Yixi Zhuang, Rong-Jun Xie
  • 雑誌名: Nature Photonics 巻: 18 ページ: 350-356
  • DOI: 10.1038/s41566-024-01396-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Revealing the Intrinsic Decay of Mechanoluminescence for Achieving Ultrafast-Response Stress Sensing (2023)
  • 著者名/発表者名: Changjian Chen, Zhu Lin, Honghui Huang, Xin Pan, Tian-Liang Zhou, Hongde Luo, Libo Jin, Dengfeng Peng, Jian Xu, Yixi Zhuang, Rong-Jun Xie
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 33 ページ: 2304917
  • DOI: 10.1002/adfm.202304917
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Data analysis of compositional distribution and glass transition temperature of low-melting phosphate glass using big data (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Masai, Toshiyuki Mihara and Kenji Kintaka
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 131 ページ: 466-474
  • DOI: 10.2109/jcersj2.23037
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Discovery of New (Oxy)nitride Phosphors by Single-Particle-Diagnosis Approach & Time-Resolved Spectroscopy (2024)
  • 著者名/発表者名: Jian Xu, Shiro Funahashi, Kohei Takahashi, Takayuki Nakanishi, Naoto Hirosaki, Takashi Takeda
  • 学会等名: The International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-13) & Data Driven Materials Research for Electronics (D2MatE)
  • 国際学会
• [学会発表] データベースを用いた低融点リン酸塩ガラスにおけるデータ解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 正井博和・三原敏行・金高健二
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第36回秋季シンポジウム