太陽光を利用した光エネルギー蓄積材料の育成と長残光特性

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550037
• Research Institution: Gifu University2002
• Principal Investigator: 山家 光男 岐阜大学, 工学部, 教授 (90159202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小玉 展宏 秋田大学, 工学資源学部, 教授 (90282152)
• Keywords: 長残光 / 蓄光材料 / バリウムケイ酸塩結晶 / 希土類イオン / ユーロピュームイオン / 電子・正孔再結合

Research Abstract

試料の作成
本研究の蓄光材料は、付活剤としてEuイオンを含むバリウムケイ酸塩結晶Ba_2SiO_4,Ba_3SiO_5である。付活剤EuはEu_2O_3の形で母体原料に仕込み、その仕込み濃度はBa対して0.001以上0.2原子%の範囲である。これらの組成をもつ蓄光材料はアルゴンガスや窒素などの不活性ガス雰囲気あるいはそれらに水素ガスを混合した還元雰囲気で1200-1700℃の高温で固相反応により焼結体・粉末の形で合成された。
発光・励起スペクトル
上記のBaとSiの組成比の異なった結晶Ba_2SiO_4,Ba_3SiO_5では発光が緑色、橙色と変化し、発光のピーク波長はそれぞれ520nm,590nmである。それらの発光は青光、緑色で強く励起された。
長残光強度の時間温度依存性
10-500Kの温度範囲で、355nmの紫外光照射後のBa_2SiO_4,Ba_3SiO_5からの残光強度を時間1-2000秒の範囲で測定した。時間に対する減衰曲線はt^<-n>(n=0.4-1.2)を示す。これは残光が光照射で作られた電子・正孔対がトンネル効果によって再結合し、発光することをを示している。室温では残光強度は強いが、温度を上げると残光強度は弱くなる。この結果より、高温になると無輻射遷移が起こると考えられる。
成果
これまでに報告された赤色の長残光蛍光体は2,3例しかないので、われわれが見つけたEu:Ba_3SiO_5が赤色長残光蛍光体として新たに加わった。その成果を特許出願した。

Research Products

• [Publications] M.Yamaga, S.Yahashi, Y.Masui, M.Honda, 他5名: "Optical, infrared and EPR spectroscopy of CaF2:Ce^<3+> crystals co-doped with Li^+ or Na^+"Journal Luminescence. (in press). (2004)
• [Publications] M.Yamaga, J.-P.R.Wells, M.Honda, T.Y.J.Han: "Investigation on the valence of Cr ions in LiAlO_2"Journal Luminescence. (in press). (2004)
• [Publications] 山家光男, 小玉展宏: "希土類添加酸化物を用いた蓄光材料の長残光メカニズム"マテリアルインテグレーション. 17・3. 31-35 (2004)