高次構造による電子状態と波面の制御を利用した高機能希土類発光体の開発

利用高阶结构控制电子态和波前开发高性能稀土发光材料

• 批准号: 16080219
• 负责人: 栗田 厚
• 金额: $ 22.21万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16080219/
• 关键词: 蛍光; 希土類; 固相反応; 結晶構造; 不純物; 量子井戸; 励起子; 蛍光体; 希土類イオン; 光反応; ホールバーニング; 2段階励起

希土類イオンや遷移金属イオンを発光中心とする蛍光体は、不純物を加えて作製すると、発光強度が顕著に増加する場合があることが知られている。Y_2O_3:Eu^<3+>蛍光体においては、ZnO、MgOなどの不純物を加えると、蛍光強度が増大するが、それらの原因はわかっていない。そこで、その機構を明らかにするために、焼成によって試料を作製し、さまざまな測定を行ってきた。その結果、Y_2O_3:Eu^<3+>にZnOを加えた場合は、ZnOがEu^<3+>のY_2O_3への添加を促進する効果があることがわかった。今年度は、立方晶または単斜晶の結晶構造をとるGd_2O_3を母体としたGd_2O_3:Eu^<3+>蛍光体に、ZnOを付加し、その母体結晶の構造によるZnOの効果の違いについて調べた。Gd_2O_3は、室温では立方晶が安定であり、市販の粉末は立方晶であるが、1500℃で焼成すると単斜晶となる。試料は、Gd_2O_3(単斜晶または立方晶)、Eu_2O_3(単斜晶または立方晶)とZnOの粉末を混合し、空気中、1200℃で焼成して作製した。出発原料の結晶構造の違いによるZnO付加の効果を明らかにするため、異なる量のZnOを加えた試料に対し、発光スペクトル測定、X線回折測定を行った。その結果、単斜晶のGd_2O_3に単斜晶Eu_2O_3を加えた場合の発光強度の増大は、Y_2O_3の場合と同様に、ZnOによってEuの添加が促進されたためであることを明らかにした。一方、立方晶のGd_2O_3に1mol%の単斜晶Eu_2O_3を加えた場合は、ZnOの添加によって、立方晶から単斜晶への結晶構造の変化が見られた。ZnOを加えない場合でも、高濃度のEu_2O_3を添加すれば単斜晶への変化は起きるが、Eu_2O_3濃度を301mol%にしても、Eu_2O_31mol%、ZnO5mol%の場合よりも変化は少ない。また、ZnOのみを立方晶のGd_2O_3に加えた場合は、単斜晶への変化は起きない。したがってこの場合も、ZnOはEu_2O_3の効果を増大させる働きがあることが明らかになった。

众所周知，当通过添加杂质产生具有稀土离子或过渡金属离子作为发光中心的磷光体时，发射强度可能会显着增加。在Y_2O_3：EU^<3+>磷光器中，当添加ZnO和MGO等杂质时，荧光强度会增加，但是这些原因尚不清楚。因此，为了阐明机制，通过解火制备样品，并进行了各种测量。结果，发现将ZnO添加到y_2o_3：eu^<3+>中时，Zno的效果是将Eu^<3+>添加到y_2o_3中。今年，ZnO被添加到基于GD_2O_3的GD_2O_3：EU^<3+>磷光液，该磷脂具有立方体或单斜结构的结构，我们研究了由于父晶体的结构而引起的ZnO效果差异。 GD_2O_3在室温下具有稳定的立方晶体，市售粉末是立方晶体，但是当在1500°C处钙化时，它会变成单斜晶体。通过混合GD_2O_3（单斜或立方体），EU_2O_3（单斜或立方体或立方）和ZnO的混合粉末进行样品，并在1200°C中进行空气中的钙化，以阐明ZnO添加的效果，这是由于在开始材料的晶体结构中添加了与X-RAY差异的差异相差，该量在添加了较大的量，并添加了smaid差异的范围。结果，揭示了当将单斜eu_2o_3添加到单斜gd_2o_3中时发射强度的增加是由于ZnO添加了eu，类似于y_2o_3的eu。另一方面，当将1 mol的单斜eu_2o_3添加到立方GD_2O_3中时，ZnO的添加显示出从立方体到单斜晶的晶体结构的变化。即使不添加ZnO，高浓度的EU_2O_3的添加也会导致单斜变化，但是即使EU_2O_3的浓度为301 mol％，变化也小于EU_2O_31 mol％和Zno5 mol％的变化。此外，当将ZnO添加到Cutic GD_2O_3中时，就不会发生对单斜晶体的改变。因此，揭示了ZnO也具有增加eu_2o_3效果的效果。