自縄自縛励起子の吸収を利用したエネルギー移動モデルに基づく量子カッティング

本年度は、ホスト励起による自縄自縛励起子(Self trapped exciton : STE)-希土類イオン系(STE-R_1-R_2, STE-R_2=R'_2 : R_1=Gd^<3+>, R_2/R'_2=Gd^<3+>, Tb^<3+>, Er^<3+>)を形成する結晶で、ホスト励起によるSTEから希土類イオンへのエネルギー移動による1. ホスト増感と量子カッティング現象を実証するともに2. エネルギー移動のダイナミクスを解析し、以下の成果を得た。1. STEから希土類イオンへのエネルギー移動によるホスト増感とダイナミクスについてアンドープLi_3Sc_2(PO_4)_3で、157nm励起295nmのピークをもっリン酸基分子内遷移でのSTEを見出し、一方、Gd^<3+>(1,5at.%)ドープLi_3Sc_2(PO_4)_3で、Gd^<3+>濃度増加に伴うSTE発光強度の減少と、Gd^<3>+の^6P_J→^8S_<7/2>(313nm)の発光の増加から、STEからGd^<3+>へのエネルギー移動によるホスト増感を明らかにした。また、アンドープ及びGd^<3+>ドープLi_3Sc_2(PQ_4)_3の真空紫外157nm励起での時間分解スペクトルからSTE発光のダイナミクスを解析し、STEからGd^<3+>へのエネルギー移動を実証した。加えて、Gd^<3+>ドープ結晶の双極子-双極子相互作用を仮定してエネルギー移動速度を計算し、実験との比較から、STE-Gd^<3+>のエネルギー移動では、STEは格子中で動くあるいは交換相互作用の寄与が大きいこという新たな知見を得た。さらに、STEからGd^<3+>の^6DJ,^6I_J,^6P_Jへ優先的なエネルギー移動が生じ発光の増感、一部は^6G_Jヘエネルギー移動しカスケード発光する可能性を見出した。2. 量子カッティングのダイナミクスでは、Tb^<3+>-Tb^<3+>系のCsGd_2F_7 : Tb^<3+>,GdPO_4 : Tb^<3+>で、真空紫外および深紫外の4f-5d励起あるいはホスト励起による緑色発光の量子カッティングを見出した。真空紫外及び近紫外励起の2つの時間分解スペクトルから発光減衰の動的挙動から、交差緩和および格子間エネルギー移動の挙動を明らかにし、量子カッティングが、Tb^<3+>-Tb^<3+>系のCsGd_2F_7 : Tb^<3+>では量子カッティングは、Tb^<3+>-Tb^<3+>間の交差緩和とTb^<3+>又はGd^<3+>へのエネルギー移動の2ステップによることを実証した。

本年度は、ホスト励起による自縄自縛励起子(Self trapped exciton : STE)-希土類イオン系(STE-R_1-R_2, STE-R_2=R'_2 : R_1=Gd^<3+>, R_2/R'_2=Gd^<3+>, Tb^<3+>, Er^<3+>)を形成する結晶で、ホスト励起によるSTEから希土類イオンへのエネルギー移動による1. ホスト増感と量子カッティング現象を実証するともに2. エネルギー移動のダイナミクスを解析し、以下の成果を得た。1. STEから希土類イオンへのエネルギー移動によるホスト増感とダイナミクスについてアンドープLi_3Sc_2(PO_4)_3で、157nm励起295nmのピークをもっリン酸基分子内遷移でのSTEを見出し、一方、Gd^<3+>(1,5at.%)ドープLi_3Sc_2(PO_4)_3で、Gd^<3+>濃度増加に伴うSTE発光強度の減少と、Gd^<3>+の^6P_J→^8S_<7/2>(313nm)の発光の増加から、STEからGd^<3+>へのエネルギー移動によるホスト増感を明らかにした。また、アンドープ及びGd^<3+>ドープLi_3Sc_2(PQ_4)_3の真空紫外157nm励起での時間分解スペクトルからSTE発光のダイナミクスを解析し、STEからGd^<3+>へのエネルギー移動を実証した。加えて、Gd^<3+>ドープ結晶の双極子-双極子相互作用を仮定してエネルギー移動速度を計算し、実験との比較から、STE-Gd^<3+>のエネルギー移動では、STEは格子中で動くあるいは交換相互作用の寄与が大きいこという新たな知見を得た。さらに、STEからGd^<3+>の^6DJ,^6I_J,^6P_Jへ優先的なエネルギー移動が生じ発光の増感、一部は^6G_Jヘエネルギー移動しカスケード発光する可能性を見出した。2. 量子カッティングのダイナミクスでは、Tb^<3+>-Tb^<3+>系のCsGd_2F_7 : Tb^<3+>,GdPO_4 : Tb^<3+>で、真空紫外および深紫外の4f-5d励起あるいはホスト励起による緑色発光の量子カッティングを見出した。真空紫外及び近紫外励起の2つの時間分解スペクトルから発光減衰の動的挙動から、交差緩和および格子間エネルギー移動の挙動を明らかにし、量子カッティングが、Tb^<3+>-Tb^<3+>系のCsGd_2F_7 : Tb^<3+>では量子カッティングは、Tb^<3+>-Tb^<3+>間の交差緩和とTb^<3+>又はGd^<3+>へのエネルギー移動の2ステップによることを実証した。