Red and near-infrared emission upconversion phosphors utilizing oxide host crystal phonons

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アップコンバージョン発光とは、エネルギーの低い長波長の光を多光子・多段階励起により、エネルギーの高い短波長の光に変換する現象である。太陽電池や3Dボリュームディスプレイなど、様々な分野での応用が期待されている。一般的に酸化物は化学的、物理的に安定であり、高温環境での用途に有益であるため、近年特に高温環境下での応用が注目されている。2022年度は、ErとYbをドープしたLaGdO3に対して、Gdの一部をYに置換した化合物を作製し、赤色発光の強度について詳細に検証した。試料はくえん酸水溶液をベースとする錯体ゲル法で合成した。構成元素の硝酸塩水溶液を目的の化学量論比で混合し、くえん酸を加え、120℃で蒸発乾固、450℃で仮焼、1200℃で焼成することで目的物を合成した。Gdに対するYの置換量が65％を超えることで結晶構造に変化が見られ、それ以上では赤色発光が急激に減少した。それ以下の置換量では結晶構造はLaGdO3と同一であり、いずれも強い赤色発光を示した。また、TmとYbをドープしたRETa7O19（REは希土類元素）を錯体ゲル法で合成し、800nm付近の近赤外発光を調査した。REにY、Gd、La、Ybを用いたところ、800nmの発光はY=Gd>La>Ybとなった。REの最適値はTm7％、Yb80％に対して13％のYまたはGdを含む試料であった。80%を占めるYbに対して13％程度を別の元素に置き換えることで周囲の対称性が崩れ、これによりff遷移確率が向上することで発光が増大したと考えられる。