革新的近赤外蛍光体の劣化機構解明と高性能バインダの開発による超広帯域LEDの実現

通过阐明创新近红外荧光粉的降解机制和开发高性能粘合剂来实现超宽带 LED

基本信息

批准号：
21H01630
负责人：
福田隆史
金额：
$ 11.15万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の最終目標として据える『次世代産業用超広帯域LED』の実現に至るためには、以下のような課題を解決する必要がある。課題要素：① 高量子効率蛍光体の開発、② 蛍光体の長期安定発光のための技術開発、③ 高輝度化のための素子化技術開発、④ 耐UV性・耐熱性・高透明性・加工性に優れたバインダ材料の開発、⑤ 高熱伝導材料の採用による排熱技術の開発、⑥ 光散乱を抑え、高い光取出し効率を実現するための知見と技術開発など。そのため、本年度は、昨年度の結果を踏まえ、以下の具体的課題に取り組んだ。【1】「蛍光体の熱劣化機構の解明と劣化抑制技術の開発」：蛍光体の熱劣化には酸素や水分は関与しておらず、配位子場中の希土類イオンの熱化学安定性（おおむね300℃以上において徐々に価数変化が進行する特性）が支配的な要因であることを明らかにした。また、それに合わせて、リモートフォスファの形成プロセスの温度を300℃以下に抑えるための方策を検討した。【2】「ガラス科学の深化とそれに基づく耐UV/高透明性バインダの新規開発」：昨年度開発された低温溶融性の酸化物ガラス（ガラス転移温度：250℃以下の低融点ガラス）を基に、組成およびプロセス条件を検討し、薄膜化技術の醸成を進めた。また、当該ガラス薄膜をマトリクスとした蛍光体分散膜（板）を調製し、蛍光体の分散特性、蛍光特性、および、熱安定性の評価を進めた。【3】「近赤外蛍光体のさらなる長波長化と量子効率向上を目指した材料探索」：LaAlO3 ペロブスカイトにおいてNi の 2 価状態を安定化させるための検討を進め、900-1400nmにおいて非常に広帯域の発光を示す蛍光体の開発に成功した。さらに、この蛍光体のクエンチ温度が600K程度と比較的安定であることも確認した上で、近赤外プローブとしての応用が可能となることも実証した。

为了实现本研究的最终目标“下一代工业超宽带LED”，需要解决以下问题。挑战要素：①高量子效率荧光体的开发，②荧光体长期稳定发光的技术开发，③高亮度化的元件技术开发，④耐紫外线性、耐热性、高透明性、加工性（5）耐热性的开发使用高导热材料的去除技术；（6）抑制光散射并实现高光提取效率的知识和技术开发。因此，今年我们在去年成果的基础上，具体做了以下几个方面的工作。 [1]《荧光粉热劣化机理的阐明及降解抑制技术的开发》：氧气和水分不参与荧光粉的热劣化，配体场中稀土离子的热化学稳定性（化合价的特征）温度高于300℃时逐渐变化）被认为是主导因素。与此相一致，我们还考虑了将远程荧光粉形成过程的温度保持在300°C以下的措施。 [2]《深化玻璃科学并以此为基础开发新型抗紫外线/高透明粘结剂》：以去年开发的低熔点氧化物玻璃（玻璃化转变温度250℃以下的低熔点玻璃）为基础，研究了成分和工艺条件，并着手开发薄膜技术。另外，制作以玻璃薄膜为基质的荧光体分散膜（板），评价荧光体的分散特性、荧光特性、热稳定性。 [3]“旨在进一步延长波长并提高近红外荧光粉量子效率的材料研究”：我们正在进行稳定LaAlO3钙钛矿中Ni的二价态的研究，并在900-成功开发出1400 nm范围的发光荧光体。此外，他们证实该荧光粉的淬灭温度在600K左右相对稳定，并证明其可以用作近红外探针。