配位子場エンジニアリングによる広帯域高効率アップコンバージョン蛍光体の創製

利用配体场工程创建宽带高效上转换荧光粉

• 批准号: 22K20491
• 负责人: 北川 裕貴
• 金额: $ 1.83万
• 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 Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20491/
• 关键词: アップコンバージョン発光; 蛍光体; エネルギー移動; 近赤外光; 配位子場エンジニアリング; 第一原理計算

本研究では，結晶シリコンが吸収できない近赤外光(> 1150nm)の有効利用によって太陽光発電を高効率化させることを目指して，Ni2+-Er3+イオン間エネルギー移動を利用した高効率近赤外アップコンバージョン発光を実現する光機能材料を，カチオン・アニオン置換に基づく配位子エンジニアリングの観点から創製することを目的としている。このアップコンバージョン発光プロセスは非常に複雑であるため，1. 近赤外光吸収過程(Ni2+)，2. アップコンバージョン発光過程(Er3+)，3. ドナー・アクセプター間エネルギー過程(Ni2+-Er3+) の3段階に分けて，段階的にそれぞれの蛍光体材料の光物性を評価して研究を進めている。2022年度は，第一段階目の過程であるNi2+の近赤外吸収過程に焦点を当て，Ni2+添加ダブルペロブスカイト蛍光体を固相反応法によって合成し，その光物性および局所構造を分光実験と理論計算の両方の観点から評価した。合成した蛍光体は太陽光スペクトルと合致する1150~1400 nmの近赤外域に，Ni2+のd-d遷移に帰属される広帯域吸収を示した。化合物組成中のアルカリ土類金属組成比を変えることにより，吸収波長を最大40 nmシフトさせて制御可能であることを示した。第一原理量子化学電子状態計算によって光吸収特性に影響を与えるNi2+のエネルギー準位をシミュレーションしたところ，Ni2+周りの結合長の減少と局所対称性がそれぞれ駆動力となって励起準位の高エネルギーシフトが起こることが明らかとなった。本成果は，研究計画における近赤外アップコンバージョンの第2,3段階目の過程の高効率化に向けた材料設計指針となるのと同時に，近赤外活性中心イオンとして有望なNi2+を添加した蛍光体の，非経験的なエネルギー準位推定に基づく材料探索の実現可能性を示唆するものである。

This study で は, crystallization シ リ コ ン が suction 収 で き な い near red outside light (1150 nm) > の a sharper use に よ っ て sunlight 発 electric を high rate of unseen さ せ る こ と を refers し て, Ni2 + - Er3 + イ オ ン between エ ネ ル ギ ー mobile を using し た high working rate nearly bare outside ア ッ プ コ ン バ ー ジ ョ ン 発 light を be presently す る を optical functional materials, カ チ オ ン · ア ニ オ ン replacement に base づ く ligand エ ン ジ ニ ア リ ン グ の 観 point か ら created す る こ と を purpose と し て い る. <s:1> アップコ アップコ バ バ ジョ ジョ バ emitting light プロセス プロセス very に complex 雑であるため, 1. Nearly red outside light absorption 収 process (Ni2 +), (2) ア ッ プ コ ン バ ー ジ ョ ン 発 light process (Er3 +), (3) ド ナ ー · ア ク セ プ タ ー between エ ネ ル ギ ー process (Ni2 + - Er3 +) の 3 paragraph order に け て, the Duan Jie に そ れ ぞ れ の 蛍 の light light body material property を review 価 し を て research into め て い る. は 2022 year, the first Duan Jie mesh の process で あ る Ni2 + の nearly bare outside に focus を when て 収 absorption process, Ni2 + add ダ ブ ル ペ ロ ブ ス カ イ ト 蛍 light body を solid instead 応 に よ っ て synthesis し そ の optical property お よ び bureau structure を spectral be 験 と theoretical calculation の struck party の 観 point か ら review 価 し た. Synthetic し た 蛍 light body は sunlight ス ペ ク ト ル と close to す る 1150 ~ 1400 nm の nearly bare outland に, Ni2 + の d - d migration に 帰 genus さ れ る hiroo 帯 domain suction 収 を shown し た. Compounds in の ア ル カ リ soil type metal than を - え る こ と に よ り, 収 absorption wavelength を biggest 40 nm シ フ ト さ せ て suppression may で あ る こ と を shown し た. The first principle of electronic states of quantum chemistry calculation に よ っ て light absorption characteristics of 収 に を and え る Ni2 + の エ ネ ル ギ ー quasi a を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン し た と こ ろ, Ni2 + weeks り の combined with long の reduce と bureau says sexual seaborne が そ れ ぞ れ 駆 power と な っ て wound up must a high の エ ネ ル ギ ー シ フ ト が up こ る こ と が Ming ら か と な っ た. は this achievements, research projects に お け る nearly bare outside ア ッ プ コ ン バ ー ジ ョ ン の 2, 3 order item の process の high working rate to け に た material design pointer と な る の と に at the same time, nearly bare outside active center イ オ ン と し て is expected to be な Ni2 + を add し た 蛍 light body の, The non-empirical なエネ, なエネ, ギ, and ギ are presumed to be based on に and づく materials to explore the <s:1> possibility of occurrence を, suggesting する, <e:1>, and である.

项目成果

Ni2+添加ダブルペロブスカイト蛍光体の局所構造-光物性間の相関の評価

Ni2+掺杂双钙钛矿荧光粉局部结构与光学性能相关性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 三木 涼音・徐 于懿・菅原 章秀・宇山 浩;辻田 航輝・菅原 章秀・徐 于懿 ・宇山 浩;北川裕貴，篠崎健二
• 通讯作者: 北川裕貴，篠崎健二