高機能性光学材料の分光学的研究

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高輝度赤外発光を示す材料探索のため,電界着色法を用いてKBrおよびKCl結晶でのイオン結晶中の負鉛イオンPb(-)や負タリウムイオンTl(-)の生成を行った。Pb^<2+>イオンやTl^+イオンのみを入れた結晶で試みたが高濃度の負イオンは生成されなかった。Ca,Ba,またはSrイオンを共添加して電界着色を行うとPb(-)やTl(-)が生成した。しかし同時にF中心などの色中心が生成され,負イオンの特性を明らかにすることが困難であった。金属負イオンのみを生成するため,通常の電界着色法とは異なる250℃,8x10^4V/cmの低温度高電界のもとで行った。その結果,測定可能な負イオン濃度が得られた。この結晶について光吸収,磁気円二色性吸収,発光のスペクトルを10-290Kの温度領域で調べた。Baを共添加した結晶では900,1300および1600nmに強い発光が観測された。Eu^<2+>イオンを添加した結晶についても実験を行った。この場合1200,1450,1985nmにブロードな強い発光帯が得られた。これらの近赤外発光は,電荷移動遷移によるものではなく負イオンのイオン内電子遷移であり,この電子は周りの配位子の影響を受けることが明らかになった。今回の研究により,負金属イオンPb(-)やTl(-)が近赤外で強い発光を示すことが判明し,固体レーザなどの光工学用デバイスとして実用可能であることが明らかになった。ブロードバンドで強い近赤外発光を出す材料探索のため,希土類結晶にも取り組み,Ho^<3+>イオンを含むYVO4単結晶から2000nm付近に発光帯を観測した。有機材料での赤外発光探索を行ったが,520や680nmの赤色発光がイリジウム錯体で観測されたのみであった。解析から,配位子を変えた分子設計により赤外発光化が可能であると導かれた。