新規組成オキシフッ化物ナノ結晶化ガラスの創製と光学素子への応用

新型氟纳米晶玻璃的制备及其在光学器件中的应用

基本信息

批准号：
15760506
负责人：
藤原忍
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

シリカをベースとする透明なナノ結晶化蛍光ガラス薄膜の開発を行った。透明性についてはゾル-ゲル・プロセスにおける種々の合成パラメーターを調査・検討し、膜の気孔率と散乱特性を精密に制御することで高い可視光透過性を達成した。ナノ結晶化させる蛍光体材料には希土類フッ化物、オキシフッ化物および酸化物を調査した。従来、ゾル-ゲル法では原料となる金属源が均一に混合されるため所望の結晶(特に金属酸化物)をガラス中にナノ結晶化させることは困難であったが、申請者らが開発したゾル-ゲルフッ化物法を適用することにより、所望のナノ結晶を選択的に結晶化させることができるようになった。具体的には、付活剤として赤色発光を示す3価のユーロピウムおよびサマリウムを、代表的なホスト結晶として酸化セリウム(CeO_2)および酸化ランタン(La_2O_3)を選択した。トリフルオロ酢酸をフッ素源として用いるプロセスでフッ化物およびオキシフッ化物の低温結晶化を利用したガラス中でのナノ結晶化を試みたところ、1000℃より低い熱処理で所望のSiO_2-La_2O_3:Eu^<3+>系ガラス薄膜が得られることが明らかとなった。さらにその合成過程を詳細に調査したところ、新しい結晶相であるLa_<10>(SiO_4)_6O_3オキシアパタイトが1000℃以上の熱処理で生成することを見いだした。この結晶相は陽イオン置換性が極めて高く、付活剤の希土類イオンに加えて、構造変調のためにアルカリ金属、アルカリ土類金属をはじめとする種々の金属イオンをドープすることが可能であることがわかった。その結果、結晶構造制御により蛍光励起波長を精密に変化させることができるようになった。

我们已经开发了一种基于二氧化硅的透明纳米结晶荧光玻璃薄膜。关于透明度，研究并检查了Sol-Gel过程中的各种合成参数，并通过精确控制膜的孔隙率和散射特性来实现高可见光传播。研究了稀土氟化物，氧化氟化物和氧化物的纳米结晶材料。从传统上讲，在Sol-Gel方法中，很难将所需的晶体（尤其是金属氧化物）纳米结晶成玻璃，因为用作原料的金属源彼此均匀混合，但是通过涂抹申请人开发的Sol-Gel氟化物方法，已经可以选择性地结晶所需的Nanocrystals。具体而言，选择了红光发射的三价欧洲裔和samarium作为激活剂，并选择氧化岩含量（CEO_2）和氧化灯笼（LA_2O_3）作为代表性的宿主晶体。在使用三氟乙酸作为氟源的过程中，尝试使用氟化物和氧氟化物的低温结晶在玻璃中尝试纳米晶体化，并且发现所需的SIO_2-LA_2O_3：EU^<3+>玻璃薄膜可以通过热处理以下在1000°C下进行热处理。此外，还详细研究了合成过程，并发现新的结晶相LA_ <10>（SIO_4）_6O_3氧磷灰石是通过在1000°C或更高的热处理形成的。该结晶相具有极高的阳离子取代特性，并且已经发现，除了激活剂的稀土离子外，还可以将各种金属离子（包括碱金属和碱土金属）掺入结构调节。结果，可以通过控制晶体结构来精确改变荧光激发波长。