2017 Fiscal Year Research-status Report
光音響・フォトルミネッセンス同時可視化技術による希土類フリーLED蛍光体の開発
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16K06779
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
深田 晴己 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (90509176)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 蛍光体 / 光音響 / フォトルミネッセンス / 希土類フリー / 発光 / 非発光 / Bi / 酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）二波長励起方式光音響（PA）・フォトルミネッセンス（PL）同時測定システムの構築
昨年度に蛍光体試料に同一の励起光を照射した時の局所発熱の応答（PA信号）とPL信号を同時に測定できる二波長励起方式PA・PL同時測定システムを構築した。今年度はS/N比の向上および測定波長領域の拡大のためにシステムを一部改良した。具体的には次の２つの改良を行った。１つ目は、PAセル内に設置されたマイクロフォンの気密性を向上させ、外部雑音の影響を低減させた。２つ目は、分光器を一新して励起光源の測定波長領域を拡大した（これまでは約250nm～約1200nmであったが、約250nm～約2500nmに拡大した）。
（２）PA・PL同時測定による発光・非発光過程の可視化と高発光効率なBi付活酸化物蛍光体の開発
Monoclinic構造を有する母体結晶を用いたBi付活酸化物蛍光体において、Biの置換サイトとしてYまたはGdを選択した場合に、高い発光効率（同時にPA信号が非常に小さい）が得られることを明らかにした。また、これらのBi付活酸化物蛍光体、すなわちY4Al2O9(YAM):BiやGd4Al2O9(GAM):Bi蛍光体では、Biを高濃度まで添加でき、かつ強い発光が得られることも明らかとなった。
（３）非発光過程の最小化による白色LED用の高発光効率な希土類フリー蛍光体の開発
均一沈殿法により作製されたY3Al5O12(YAG):Ce黄色蛍光体では、Ceを約0.2mol%以上添加することにより、母体内に欠陥が形成され、その結果、PA信号の増加と共にPL信号が著しく低下する。しかし、適切な条件でYAG:Ce蛍光体を作製することにより、Ceを比較的高濃度まで添加した場合にも、PA信号の増加の要因となる欠陥の生成を抑制し、かつPL信号を著しく増大させることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二波長励起方式光音響（PA）・フォトルミネッセンス（PL）同時測定システムの構築が完了し、約250nm～約2500nmまでの波長領域についてPAおよびPL特性の同時測定が可能になった。本測定システムを用いることにより、単一波長励起では観測できなかった欠陥や不純物などに起因する準位を介した非発光過程を観測できる可能性が高くなった。さらに、PAとPL信号の関係も明らかにできる可能性も高まった。一方、Y4Al2O9(YAM):BiやGd4Al2O9(GAM):Bi蛍光体において、PA特性とPL特性を同時測定することにより、これらの蛍光体は、輻射遷移によるUV発光のエネルギーの一部が再吸収されることによるPL強度の低下が起こしにくい材料であることを明らかにした。さらに、Y3Al5O12(YAG):Ceにおいても、Ceの高濃度化による発光効率の向上が実現できた。以上の理由により、本研究課題の進捗状況は概ね良好であると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、非発光過程の最小化による白色LED用の高発光効率な希土類フリー蛍光体の開発を主として行う。具体的には、BiやMnなどを発光中心とする希土類フリー蛍光体を作製し、青色光もしくは近紫外光励起により発光する希土類フリー蛍光体の高発光効率化に向けた検討を行う。同時に、作製した各種酸化物蛍光体について、単一波長励起もしくは二波長励起PA・PL同時測定を行い、非発光過程の明確化と発光・非発光過程の対応関係を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
（理由）次年度使用額が生じた理由は消耗品の購入の一部を次年度に繰り越したためである。
（使用計画）主に、蛍光体の合成に必要な消耗品や薬品類（無機化合物、有機溶剤、ガス類）などの購入に充てる。
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Research Products
(3 results)
