2003 Fiscal Year Annual Research Report
結晶場制御とダウンコンバージョンによる希土類イオンの量子カッティング
| Project/Area Number |
14550662
|
|---|
| Research Institution | Akita Universiyt |
|---|
Principal Investigator |
小玉 展宏 秋田大学, 工学資源学部, 教授 (90282152)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山家 光男 岐阜大学, 工学部, 教授 (90159202)
|
|---|
| Keywords | 分光 / 結晶場 / 量子カッティング / 希土類 / 真空紫外 / ダウンコンバーション / 結晶合成 / 構造解析 |
|---|
| Research Abstract |
本研究の目的は、結晶場制御による希土類イオンのダウンコンバージョン過程を利用した可視量子カッティングを発現する新規な蛍光結晶材料の作成と量子カッティング過程におけるエネルギー移動、緩和過程およびその動的挙動の解明である。本研究では、2種の希土類イオン対を考え、結晶場を変化させて第1の希土類イオンの真空紫外光子の励起エネルギーを交差緩和と副格子間共鳴エネルギー移動の2ステップエネルギー移動のダウンコンバージョン過程のよって二つの希土類イオンに移し、可視2光子発光の量子カッティングを実現させる。本年度は、Gd^<3+>を副格子としてもつフッ化物にEu^<3+>を添加した新規な結晶を合成するとともに、Gd^<3+>-Eu^<3+>対による量子カッティングの発現の有無とその量子カッティング効率、エネルギー移動過程を調べ、以下の知見、成果を得た。
1.Gd^<3+>を格子の基本成分とする結晶場対称の異なるフッ化物KGd_3F_<10>、KGd_2F_7、CsGd_2F_7にEu^3添加をした新しい多結晶を合成した。Eu^<3+>:KGd_3F_<10>、Eu^<3+>:KGd_2F_7、Eu^<3+>:CsGd_2F_7において、真空紫外(202nm)励起で2ステップエネルギー移動のダウンコンバージョンによる可視赤色域での量子カッティングが発現することを見い出した。量子カッティング過程における交差緩和効率、量子効率のEu^<3+>濃度依存を明らかにし、2at.%Eu^<3+>:KGd_3F_<10>で最大の交差緩和効率0.65、量子効率165%を得た。また交差緩和、量子効率の変化を結晶構造、希土類イオン間距離の変化に基づき考察し、量子カッティング効率は、励起イオンの第1近接原子間距離と配位数の差に起因することおよびエネルギー移動は第3近接原子まで起こることを明らかにした。
2.低対称結晶場で真空紫外域で透過率の高いGd^<3+>を基本格子とするKLiGdF_5にEu^<3+>を添加した新規結晶で、真空紫外光励起に対して可視量子カッティングが発現することを見い出し、202nm励起により2at.%Eu^<3+>:KliGdF_5で最大の量子効率140%を得た。量子カッティングを支配する交差緩和効率の真空紫外励起光子エネルギー(202nm,196nm)の依存は、Gd^<3+>の励起準位問とEu^<3+>の基底-発光始準位間のエネルギー差の一致の度合いで決まることを明らかにした。また交差緩和効率のEu^<3+>濃度依存から、イオン間相互作用は共鳴エネルギー移動によることを明らかにした。
3.Eu^<3+>:KGd_3F_<10>、Eu^<3+>:KliGdF_5の真空紫外レーザー励起による時間分解スペクトルの測定から求めた減衰プロファイルより、量子カッティングが、Gd^<3+>-Eu^<3+>間の交差緩和およびGd副格子間の共鳴エネルギー移動の2ステップエネルギー移動を経ることおよび量子カッティング過程のエネルギー移動、緩和の時間的な動的挙動を明らかにした。
|
Research Products
(1 results)
