High transparency of rare earth-doped alpha-SiAlON ceramics and their application to laser materials

稀土掺杂α-SiAlON陶瓷的高透明度及其在激光材料中的应用

• 批准号: 22H00257
• 负责人: 多々見 純一
• 金额: $ 28.04万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00257/
• 关键词: サイアロン; 透明; 蛍光; 粉体プロセス; レーザー; 透明化; SiAlON

本研究は、高い熱的・機械的特性を活かして構造材料として研究開発されてきた酸窒化物であるα―サイアロンセラミックスを対象とし、その中に存在する光の散乱源を限界まで低減することで高透明化を実現すること、希土類添加透明α―サイアロンセラミックスの発光・励起メカニズムを解明すること、および、得られた透明蛍光α―サイアロンセラミックスで世界初となるレーザー発振の可能性を見出すことである。令和４年度は、まず、原料として用いる希土類酸化物に着目し、透明性と蛍光性に及ぼす添加希土類酸化物の影響について検討した。その結果、イオン半径が小さな希土類イオンからなる酸化物、すなわち、Y2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3を添加した場合、高密度かつ高α―サイアロン率のセラミックスを得ることができた。これらのα―サイアロンセラミックスは粒径が微細であり、その結果、低い光散乱に起因して、高い直線透過率を示した。特に、Ho2O3を添加した試料は、最も粒径が小さく、波長600nmで48%と高い直線透過率となった。さらに、これらの透明α―サイアロンセラミックスは、希土類イオン（Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+またはYb2+）に起因した4f-4f遷移、あるいは、4f-5d遷移に対応した蛍光を示すことも明らかにした。一方で、Ho3+イオンを添加した際に最も高い直線透過率となったことから、複数の希土類イオンを同時添加することでも透明性と蛍光性の同時付与が図れるのではないかとの仮説を立てて実験を行った。その結果、CeO2とLu2O3を原料として用いることで、高い透明性とCe3+の4f-5d遷移に起因した発光を有するα―サイアロンセラミックスを得ることができた。特に、希土類酸化物の粒子径を調製することでより高い透明性を有する試料を作製可能であることも見出した。

In this study, the characteristics of high-grade machinery and high-temperature mechanical materials were studied. Acid asphyxiated compounds, alpha-asphyxiated acid, asphyxiated acid and asphyxiated acid. The addition of transparent alpha-transparent light in the earth makes it possible to understand the effect of transparent light on the first time in the world. In 2004, rare earth acids are used in the production of raw materials, such as rare earth acids, transparent phosphors, and the addition of rare earth acids. The results show that high density, high density, high alpha-phenylethanes, high temperature, high concentration, low temperature, high concentration, low temperature, high density, low temperature, high concentration, low temperature, low temperature, low temperature, The particle size, the results, the cause of low phosphorescence dispersion, and the high straight-line transmission rate were measured. Special materials, Ho2O3 adding materials, the most small particle size, wave length 600nm of 48%, high straight line transmission rate is very high. The cause of the disease (Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+ rare earth Yb2+) causes the 4f-4f to move, the 4f-5d to change, and the light to show that the light is sensitive. On the one hand, the Ho3+ system adds the most advanced straight-line transmission rate, the number of copies, and the number of copies. At the same time, add the information on transparency and optical properties at the same time, and pay at the same time. The results showed that the CeO2 Lu2O3 raw materials were used and the high transparency of the raw materials was caused by the high transparency of the raw materials. The reason for the high transparency of the raw materials was that there was a significant difference between the two groups. Special and rare earth acids: particle diameter, temperature, temperature, temperature and temperature.

项目成果

透光性 Ca-α-SiAlON:Eu2+セラミックスの発光特性

Ca-α-SiAlON:Eu2+陶瓷的透光性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Nohira Naoki;Hayashi Kenta;Tahara Masaki;Hosoda Hideki;伊藤 太一・網中 康平・多々見 純一・飯島 志行・高橋 拓実・横内 正洋
• 通讯作者: 伊藤 太一・網中 康平・多々見 純一・飯島 志行・高橋 拓実・横内 正洋

ガス圧焼結法で作製した Lu-α-SiAlON: Ce3+セラミックスの透明性と蛍光特性

气压烧结法制备Lu-α-SiAlON:Ce3+陶瓷的透明度和荧光性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Baba;H.;Ruiz-Varona;A.;Asami;Y.;網中 康平・多々見 純一・飯島 志行・高橋 拓実
• 通讯作者: 網中 康平・多々見 純一・飯島 志行・高橋 拓実

Fabrication of Blue-light Emitted and Transparent Lu-αSiAlON:Ce3+ Ceramics

蓝光透明Lu-αSiAlON:Ce3+陶瓷的制备

• 发表时间: 2022
• 作者: Honma Tsuyoshi;Maeda Kei;Nakane Shingo;Shinozaki Kenji;Kohei Aminaka; Junichi Tatami; Motoyuki Iijima; Takuma Takahashi
• 通讯作者: Kohei Aminaka; Junichi Tatami; Motoyuki Iijima; Takuma Takahashi

Transparency and Photoluminescence of Gas-Pressure Sintered Lu-α-SiAlON:Ce³⁺ Ceramics

气压烧结Lu-α-SiAlON:Ce³⁺陶瓷的透明度和光致发光

• DOI: 10.1149/2162-8777/ac774c
• 发表时间: 2022
• 期刊: ECS Journal of Solid State Science and Technology
• 影响因子: 2.2
• 作者: Aminaka Kohei;Tatami Junichi;Iijima Motoyuki;Takahashi Takuma
• 通讯作者: Takahashi Takuma

透明 Lu-α-SiAlON:Ce3+セラミックスのシンチレーション特性

透明Lu-α-SiAlON:Ce3+陶瓷的闪烁性能

• 发表时间: 2023
• 作者: Goo Kang-Wei;Chiu Wan-Ting;Umise Akira; Tahara Masaki;Sone Masato;Goto Kenji;Hanawa Takao;Hosoda Hideki;伊藤 太一・多々見 純一・飯島 志行・高橋 拓実;網中 康平・多々見 純一・飯島 志行・松本 昭源・伊藤 暁彦・高橋 拓実
• 通讯作者: 網中 康平・多々見 純一・飯島 志行・松本 昭源・伊藤 暁彦・高橋 拓実