近赤外領域に広帯域発光帯を有する新規透光性結晶化ガラス蛍光体の創製

创建一种在近红外区域具有宽带发射带的新型半透明结晶玻璃荧光粉

基本信息

批准号：
21K14412
负责人：
七井靖
金额：
$ 2.91万
依托单位：
防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

今年度はCr2O3-CaO-GeO2前駆体ガラスを熱処理することで得られるクロムイオン添加Cr2O3添加Ca2Ge7O16結晶化ガラスについて、その結晶形態や発光特性を詳細に議論した。熱重量示差熱分析により、Cr2O3-CaO-GeO2前駆体ガラスの結晶化温度が763℃であることが明らかになった。また、Cr2O3-CaO-GeO2前駆体ガラスを熱処理した試料の透過型電子顕微鏡像を撮影した。その結果、熱処理温度が結晶化温度より低い試料では、ガラス質の中にc軸方向に配向成長したロッド状結晶の析出が確認できた。熱処理温度が結晶化温度より高い試料では、ワイヤ状結晶が析出していることが分かった。前駆体ガラスおよび結晶化ガラス中に含まれるクロムイオンの価数を評価するために、拡散反射スペクトルを測定した。前駆体ガラスでは6配位構造中のCr3+イオン、およびCr6+の電荷移動遷移に起因した光吸収ピークが確認された。結晶化ガラスでは6配位構造中のCr3+に起因した光吸収ピークの短波長側へのシフトした。さらに、結晶化温度以上の熱処理温度で作製した試料では4配位、または6配位構造中のCr4+に起因する光吸収ピークが新たに現れた。各試料の発光量子収率を測定したところ、前駆体ガラスは0.04であった。熱処理試料は熱処理温度の上昇に伴いその値は上昇し、775℃で最大（0.2）となった。また、熱処理温度800℃の試料では量子収率が低下した。蛍光寿命の熱処理温度増加に伴う単調増加も踏まえると、この量子収率の低下は発光に寄与しないCr4+およびCr6+の光吸収の影響によるものだと考えられる。以上の成果は応用物理学会、近赤外研究会、および日本セラミック協会で報告するとともに、第38回近赤外フォーラムではBest Poster Awardを受賞した。また、前年度の成果と合わせて現在学術論文にまとめている。

今年，我们详细讨论了通过用CR2O3-CAO-GEO2前体玻璃进行热处理获得的CR2O3-CAO-GEO2前体玻璃的晶体形态和发光特性。热重差分热分析表明，CR2O3-CAO-GEO2前体玻璃的结晶温度为763°C。还拍摄了用CR2O3-CAO-GEO2前体玻璃进行热处理的样品的透射电子显微镜图像。结果，在热处理温度低于结晶温度的样品中，在玻璃体材料中证实了在C轴方向上生长的棒状晶体的沉淀。发现在热处理温度高于结晶温度的样品中沉淀的线状晶体。测量弥散反射光谱以评估前体和结晶玻璃中包含的铬离子的价。前体玻璃由于六边形结构中CR3+离子的电荷转移和CR6+的电荷转移而显示出光吸收峰。在结晶的玻璃中，六边形结构中CR3+引起的光吸收峰转移到短波长侧。此外，在高于结晶温度的热处理温度下制备的样品中，出现了二次或6配位结构中CR4+引起的新的光吸收峰。测量每个样品的发光量子产率，前体玻璃为0.04。热处理样品的值随热处理温度的升高而增加，在775°C下达到其最大值（0.2）。此外，在热处理温度为800°C的样品中，量子产率降低。考虑到随着热处理温度的升高，荧光寿命的单调增加，人们认为量子产率的降低是由于CR4+和CR6+的光吸收的影响，这不会导致发射。上述结果是在应用物理学会，近红外研究协会和日本陶瓷协会上报告的，并在第38届红外线论坛上获得了最佳海报奖。此外，前一年的结果目前正在汇编为学术论文。