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希土類元素添加高輝度誘電体発光ゲルの室温合成と発光機構の解明

稀土元素掺杂高亮度介电发光凝胶的室温合成及发光机理的阐明

基本信息

批准号：
12875168
负责人：
桑原誠
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875168/
关键词：
ゲル発光体チタン酸バリウム薄膜希土類元素高濃度ゾルーゲル透明ゲルナノ結晶 YAGレーザー電界発光フォトニック結晶ゾル-キャスティング法金属アルコキシドマイクロモールド可視・赤外反射高屈折率透明ゲル低温合成チューナブル

项目摘要

申請者らは、独自に開発した高濃度ゾルーゲル法により作製したEu元素添加チタン酸バリウムゲルが強い発光を示すことを見出した。作製された0.1〜1.Oat.%Eu添加チタン酸バリウムゲルは、昨年度までの研究において、波長466nm(^7F_0-^5D_2遷移に対応)の励起光に対して、波長613nm(^5D_0-^7F_2遷移に対応)の強い発光を示すことを見出し、1.0at.%の添加濃度においても顕著な濃度消光を起こしていないことを確認した。また、パルスレーザー励起によるEu^<3+>イオンの^5D_0-^7F_2発光の減衰曲線から、Eu添加乾燥ゲルの蛍光寿命の測定を10-300Kの温度範囲で求め、発光は約0.6msの寿命をもつ単一輻射遷移機構によることを明らかにした。そこで、今年度はこの発光ゲルの薄膜発光体(蛍光及び電界発光薄膜デバイス)としての応用を目指した研究を行い、以下に示す成果を得た。1)1%Euを添加したものと無添加のBa, Tiアルコキシド溶液(溶媒;メタノール/メトキシエタノール混合溶媒、濃度;1.0mol/L)前駆体溶液を用い、Si、Pt、Cu、ITO、ガラスなど種々の基板上にスピンコート法により製膜した。形成した室温乾燥薄膜は非晶質であるが、50℃水蒸気雰囲気中で1h程度エージング(基板上エージング法)すると結晶性のBaTiO_3薄膜が得られる。この方法によるBaTiO_3結晶薄膜の合成は、ガラス基板上では成功していたがPt、Cu、ITOなどの導電性基板上では亀裂のない薄膜を得ることはできていなかった。今回、0.7〜1wt.%のPVB(ポリビニルブチラール)を添加することにより、いずれの基板上でも平滑な表面をもつ亀裂のないBaTiO_3結晶薄膜を合成することに成功した。2)蛍光分光装置を用い、得られたEu添加BaTiO_3結晶性薄膜の発光特性を調べた。その結果、波長270nmの励起光に対して波長613nmにおいて顕著な発光スペクトルを観測した。この発光スペクトルの強度は薄膜のエージング条件によって変化することがわかり、エージング条件によってBaTiO_3薄膜中におけるEuの存在状態が変化することを確認した。この結果に基づいて、現在、最大発光強度を与える薄膜合成条件の決定と、XRD, FE-SEM及びTEMによる薄膜のキャラクタリゼーションを行っている。3)Eu無添加のBaTiO_3結晶性薄膜(90℃乾燥)は、100kHz〜1MHzの周波数範囲で100を越える誘電率と2%以下のtanδを示し、ZnS(Mn)蛍光体用透明絶縁膜としての機能を有することを見出した。現在、新しいタイプの電界発光薄膜の開発研究を進めている。

The applicant shall be responsible for the preparation of high concentration of Eu by adding Eu to the solution. 0.1 ~ 1.Oat.% In the study conducted last year, excitation luminescence at 466nm(^7F_0-^5D_2 transition) and intense luminescence at 613nm(^5D_0-^7F_2 transition) were observed at 1.0 at.%. The concentration of the additive is determined by the extinction of the additive. The decay curve of Eu^<3+> 2 emission and Eu ^<3+> 3 emission are determined by the temperature range of 10-300K. The lifetime of emission is about 0.6 ms. Therefore, this year, we have conducted research on the application of this kind of light-emitting thin film light-emitting device (light-emitting thin film device for the optical and electrical industries), and the results shown below have been obtained. 1) 1% Eu addition and no Ba, Ti addition solution (solvent; mixed solvent; concentration;1.0mol/L) precursor solution using medium, Si, Pt, Cu, ITO, and Si on the substrate. BaTiO_3 thin films were obtained by drying at room temperature and evaporating at 50℃ for 1 h. This method is used to synthesize BaTiO_3 crystalline thin films on Pt, Cu, ITO substrates. 0.7 ~ 1wt.% PVB(PVB) was successfully synthesized on the substrate with a smooth surface and a thin BaTiO3 crystal film. 2) The optical spectroscopic device is used to adjust the optical properties of Eu doped BaTiO_3 crystalline thin films. The results showed that excitation light at wavelength 270nm was detected at wavelength 613nm. The intensity of the emission of Eu in BaTiO_3 thin films is determined by the conditions for the formation of Eu. The results show that the base temperature, the present temperature, the maximum luminous intensity and the synthesis conditions of thin films are determined by XRD, FE-SEM and TEM. 3) Eu-free BaTiO_3 crystalline thin film (dried at 90℃) shows the function of transparent insulating film for ZnS(Mn) phosphor in the frequency range of 100kHz ~ 1MHz. At present, the development of new light-emitting films in the electric field is progressing.