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

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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。