光電融合へ向けたシリコン基板上新規蛍光体光源の創生に関する研究

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採用2年目は、高い耐水性を有する新規シリコン硫化物蛍光体材料について、合成方法の最適化を行うとともに、発光波長制御と発光特性の解明を行った。具体的には緑色蛍光体(La,Ce)6Si4S17について、Y添加によるガラス化の抑制を行うことで、結晶中のCe濃度を変化させた単相試料の合成に成功した。また、発光および励起スペクトルや内部量子効率のCe濃度依存性について明らかにした。内部量子効率は結晶中のCe濃度が他の希土類元素に対して7%のときに最大59%に達した．さらに、サイト選択分光法によりその発光および励起スペクトルについて詳細に解析を行った。この成果は応用物理学会の秋季講演会(2014年9月)および春季講演会(2015年3月)で発表し、他の参加者と議論を行った。黄色蛍光体(Y,Ce)4(SiS4)3について、発光波長制御を目的としてGaを添加した試料を合成した。Gaで結晶中の希土類サイトを10%置換することで発光ピーク波長を575 nmから595 nmまでシフトさせ、橙色蛍光体を得ることに成功した。さらに、サイト選択分光法により、Ga添加による発光ピーク波長の変化を複数の発光帯の強度比変化で説明した。この成果は応用物理学会春季講演会(2015年3月)で発表し、発光波長制御法について議論を交わした。採用1年目で詳細に調査した(Gd,Ce)4(SiS4)3および(Y,Ce)4(SiS4)3蛍光体について、Mater.Res.Express, 2 (2015) 036203-1-11.でその結晶構造と発光特性を報告した。それに加え、励起スペクトル測定と共同研究者による第一原理バンド構造計算から、母体結晶のバンド構造に関する議論も論文中で行い、Gd4(SiS4)3が直接遷移型のバンド構造を有していることを明らかにした。