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革新的近赤外蛍光体の劣化機構解明と高性能バインダの開発による超広帯域LEDの実現

通过阐明创新近红外荧光粉的降解机制和开发高性能粘合剂来实现超宽带 LED

基本信息

批准号：
21H01630
负责人：
福田隆史
金额：
$ 11.15万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の最終目標として据える『次世代産業用超広帯域LED』の実現に至るためには、以下のような課題を解決する必要がある。課題要素：① 高量子効率蛍光体の開発、② 蛍光体の長期安定発光のための技術開発、③ 高輝度化のための素子化技術開発、④ 耐UV性・耐熱性・高透明性・加工性に優れたバインダ材料の開発、⑤ 高熱伝導材料の採用による排熱技術の開発、⑥ 光散乱を抑え、高い光取出し効率を実現するための知見と技術開発など。そのため、本年度は、昨年度の結果を踏まえ、以下の具体的課題に取り組んだ。【1】「蛍光体の熱劣化機構の解明と劣化抑制技術の開発」：蛍光体の熱劣化には酸素や水分は関与しておらず、配位子場中の希土類イオンの熱化学安定性（おおむね300℃以上において徐々に価数変化が進行する特性）が支配的な要因であることを明らかにした。また、それに合わせて、リモートフォスファの形成プロセスの温度を300℃以下に抑えるための方策を検討した。【2】「ガラス科学の深化とそれに基づく耐UV/高透明性バインダの新規開発」：昨年度開発された低温溶融性の酸化物ガラス（ガラス転移温度：250℃以下の低融点ガラス）を基に、組成およびプロセス条件を検討し、薄膜化技術の醸成を進めた。また、当該ガラス薄膜をマトリクスとした蛍光体分散膜（板）を調製し、蛍光体の分散特性、蛍光特性、および、熱安定性の評価を進めた。【3】「近赤外蛍光体のさらなる長波長化と量子効率向上を目指した材料探索」：LaAlO3 ペロブスカイトにおいてNi の 2 価状態を安定化させるための検討を進め、900-1400nmにおいて非常に広帯域の発光を示す蛍光体の開発に成功した。さらに、この蛍光体のクエンチ温度が600K程度と比較的安定であることも確認した上で、近赤外プローブとしての応用が可能となることも実証した。

The ultimate goal of this study is to solve the following problems in the realization of the next generation industrial ultra-wide LED. The subject elements are: (1) development of high quantum efficiency phosphor;(2) technical development of long-term stable light emission of phosphor;(3) technical development of high brightness and high electron conversion;(4) development of UV resistance, heat resistance, high transparency and processability;(5) development of heat removal technology for use of high thermal conductivity materials;(6) discovery of light scattering suppression and high light extraction efficiency. This year, the results of the previous year, the following specific topics are selected [1]"Development of thermal degradation mechanism and degradation suppression technology for phosphors": The thermal degradation of phosphors is related to the relationship between acid and moisture, and the thermochemical stability of rare earths in the ligand field (the characteristics of thermal degradation at temperatures above 300℃). The temperature of the formation of the film is below 300℃, and the method of forming the film is discussed. [2]"Development of new technology for UV resistance/high transparency of basic materials": yesterday, the development of low-temperature solubility of acidizing substances (temperature shift temperature: 250℃ or less), the development of basic, composition and temperature conditions, and the development of thin film technology. When the film is prepared, the dispersion characteristics, optical properties and thermal stability of the film are improved. [3]"Exploration of materials with long wavelength and quantum efficiency in near-infrared phosphors": LaAlO3 crystal structure, Ni 2 + state, stabilization, research progress, 900-1400nm crystal structure, and successful development of extraordinary wavelength and quantum efficiency in infrared phosphors. The temperature of the light body is 600K, and the stability of the light body is confirmed.