新規希土類フリー発光材料の創製

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本研究において、高輝度かつ長時間の残光寿命を有する希土類フリー長残光体の開発を試みた。希土類を賦活せずに残光特性を示すZrO_2をターゲット材料として選択し、発光中心や残光トラップ形成を目的とした不純物イオンの添加や各雰囲気熱処理といった方法によって発光特性を向上させ、室温において1時間・50℃において5時間の残光を達成した。残光現象の発露は熱エネルギーによる準安定状態からの解放によって起きるため、通常の残光材料では高温になるほど残光寿命は短くなるが、熱ルミネッセンス測定の結果からZrO_2においては高温領域に室温では解放されないトラップ中心がもう一つ存在し、やや高温の状態において優れた残光特性を示すことが分かった。希土類フリー材料において数時間以上の残光を達成したという報告はまだなく、本研究が初の成果である。また紫外線照射後のZrO_2試薬についてのESR測定によって結晶構造中に存在する酸素空孔への電子トラップが残光トラップ中心として働くことが強く示唆されているため、酸素空孔の配位環境を変化させることで残光特性を制御することが可能だと推察される。Ar雰囲気において熱処理することによって熱ルミネッセンスグローピークを約10℃低温側にシフトさせることに成功した。グローピークをより低温側にシフトさせることによって室温で優れた残光特性を有する材料を開発することが可能だと期待される。