新しい希土類蛍光体の設計と発光特性

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本研究では、高い発光効率を有する新規な蛍光体を実現するため、既存の蛍光体の単なる改良ではなく、新しい母結晶材料を独自に考案し、蛍光体を設計することにより、高い発光効率を有する新規な蛍光体の開発を目指した。平成24年度は、高い発光効率を有する新規な緑色蛍光体の開発を目指し、層状構造をとるGd_2O(WO_4)_2を新しい母結晶として選択し、Tb^<3+>を発光イオンとして付活した(Gd_<1-y>Tb_y)_2O(WO_4)_2(0.05≦y≦0.15)を合成した。Tb^<3+>濃度の最適化、及び合成条件の最適化を行った結果、10mol%のTb^<3+>を付活した(Gd_<0.90>Tb_<0.10>)_2O(WO_4)_2において最大の発光強度が得られ、市販の緑色蛍光体である(La_<0.52>Ce_<0.31>Tb_<0.17>)PO4に対し、48%の相対発光強度を示した。さらに、(Gd_<1-y>Tb_y)2O(WO_4)_2の発光強度を向上させるため、Gd^<3+>サイトの一部をGd^<3+>よりもイオン半径の大きいLa^<3+>で部分置換した(Gd_<1-x-y>La_xTb_y)_2O(WO_4)_2を合成し、その発光特性の評価を行った。その結果、La^<3+>で部分置換することによって、結晶格子内におけるTb^<3+>-Tb^<3+>間の平均距離が増加し、濃度消光が抑制され、発光強度が大きく増大した。中でも、(Gd_<0.87>La_<0.03>Tb_<0.10>)_2O(WO_4)_2において最大の発光強度が得られ、市販の緑色蛍光体である(La_<0.52>Ce_<0.3i>Tb_<0.17>)PO_4に対し、63%の相対発光強度を示した。また、この蛍光体の励起波長300nmに対する量子収率は35%であった。また、高い発光強度を有する新規な青色蛍光体の開発を目指し、HfP_20_7を新しい母結晶として選択し、Eu^<2+>を発光イオンとして付活した(Hf,Eu)P_2O_7を合成し、その発光特性の評価を行った。その結果、(Hf_<0.89>Eu_<0.11>)P_2O_<7-δ>において最大の発光強度が得られ、市販の青色蛍光体である(Ba_<0.90>Eu_<0.10>)MgAl_<10>O_<17>に対し、28%の相対発光強度を示した。また、この蛍光体は励起波長330nmに対する量子収率は35%であった。