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本研究課題は、透明セラミックス体の合成手法として高速化学気相析出法を提案し、析出過程にて導入される欠陥構造を高効率発光源とする透明蛍光体を創製することを目的として実施した。酸化マグネシウム (MgO) をモデル材料として、透明セラミックス蛍光体の合成プロセスを確立し、岩塩型構造における酸素欠損およびナノ構造形成と発光機構や量子効率との関係を調べる中で、「岩塩型結晶における機能コア」を明らかにすることを目指した。MgOは、大きいバンドギャップ (7.8 eV)、多種の陽イオン、陰イオン空孔由来の捕獲中心や発光中心をもち、優れた光学的特性を有する光学材料である。出発原料には、Mgの有機金属化合物を用い、原料炉内で所定の温度で気化させ前駆体ガスとした。基板には、溶融石英ガラスや各種酸化物の単結晶基板を用い、加熱ステージ上でレーザー照射により加熱した。合成した試料は、X 線回折により相同定を行い、組織観察は走査型電子顕微鏡により観察した。蛍光特性は、蛍光スペクトル評価装置により測定した。前年度は、原料濃度、成膜温度、成膜炉内圧力を変化させながらMgO厚膜を合成し、微細組織と蛍光特性の関係のマッピングを作成しながら明らかにし、高成膜温度・高炉内圧力で合成したMgO膜に顕著な自己配向成長と羽毛状組織形成が認められる条件を明らかにした。羽毛状組織を有する(111)MgOエピタキシャル膜は、励起波長 220 nm、発光波長300-450 nmにおいて、F+中心由来のフォトルミネッセンスを示した。2021年度は、NiおよびMnを添加したMgO膜やMgO-HfO2系、MgO-WO3系およびMgO-Lu2O3系膜を合成し、その蛍光特性や熱ルミネッセンス特性を調べた。
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