実験結果

6.4.1 XRD測定

Fig. 6.2にNaCl:Ce³⁺, Sn²⁺蛍光体のXRD測定結果を示す。それぞれのグラフは上に 拡大したグラフを示してある。添加するCeCl3とSnCl2の量を増加させてもNaCl 以外のピ ークは見られなかった。なので、Fig. 6.2より作製した試料の母体結晶はすべてNaClである と特定でき、不純物はないと分かった。

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 2  (deg)

(d) (111)

(200)

(220)

(311)(222) (400) ASTM

Figure 1. Y. Nagaoka

×100

(c)

M=N=0

×100

(b)

N=0.01

X RD (a rb. uni ts )

M_Ce = 0.5

×50

(a)

M=N=0.01

Fig. 6.2 XRD測定結果

60 6.4.2 PL測定結果 (Sn濃度依存性)

Fig. 6.3は、Ce添加量 (M = 0.01) は固定し、それぞれのSn添加量を変えて作製し たNaCl:Ce³⁺, Sn²⁺蛍光体のPL測定結果である。励起光源にはYAGレーザー(λex = 266 nm) を用いた。Snの添加量の値は0 (NaCl:Ce³⁺ only)から0.1まで変えて試料作製を行った。

それぞれSn添加量を変えた試料のスペクトルを示した。Fig. 6.4は、PL測定結果のCe³⁺

発光である発光波長を480 nm ~ 700 nmまでの積分強度をプロットした。

この2つの図より、Sn添加量を増加させるにつれ、Ce³⁺による発光である~400 nm近 紫外発光帯の発光強度は減少し、逆にSn²⁺による発光である~540 nm 緑色発光帯の発光 強度は増加していく。その後、Sn = 0.02で緑色発光強度は飽和した。さらに添加量を増 加させると濃度消光と見られる発光強度の減少が確認された。よって、これらの結果か らSnの最適添加量をN = 0.02とし、以降の測定を行った。

0.001 0.01 0.1

NaCl:Ce³⁺,Sn²⁺

M

IPL (normalized)

NaCl : CeCl₃ : SnCl₂ = 1 : 0.01 : M

10^-3 0 10^-2 10^-1 10⁰

400 500 600 700 800

Sn = 0.001 Sn = 0.005 Sn = 0.01 Sn = 0.05 Sn = 0.1

(T = 300 K) Ce = 0.01

Sn = 0

NaCl:Ce³⁺,Sn²⁺

PL intensity (arb. units)

Wavelength (nm) Sn = 0.002

Sn = 0.02

Fig. 6.3 PL (Sn濃度依存性)

Fig. 6.4 PL(Ce)積分強度

61 6.4.3 PL測定結果 (Ce濃度依存性)

Fig. 6.6は、Sn 添加量 ( = 0.02)とし固定し、それぞれの Ce添加量を変えて作製した

NaCl:Ce³⁺, Tb³⁺蛍光体のPL測定結果である。励起光源にはYAGレーザー(λex = 266 nm)を 用いた。Mの値は0 (NaCl:Sn²⁺ only)から0.1まで変えて試料作製を行った。それぞれCe 添加量を変えた試料のスペクトルを示した。Fig. 6.7は、PL測定結果のCe発光である発

光波長を450 nm ~ 700 nmまでの積分強度をプロットした。

この2つの図より、Ce添加量を増加させるにつれ、Tb³⁺による発光である~540 nm緑 色発光帯の発光強度は増加し、その後、M = 0.005で緑色発光強度は飽和した。このさら に添加量を増加させると濃度消光と見られる発光強度の減少が確認された。よって、こ れらの結果から賦活剤の最適添加量をCe = 0.005、Sn = 0.02とわかった。

400 500 600 700 800

Ce = 0.001 Ce = 0.005

Ce = 0.01 Ce = 0.05 Ce = 0.1

(T = 300 K) Sn = 0.02

NaCl:Ce³⁺,Sn²⁺

Ce = 0.02

Ce = 0.002

Ce = 0

PL intensity (arb. units)

Wavelength (nm)

0.001 0.01 0.1

NaCl:Ce³⁺,Sn²⁺

M

IPL (normalized)

NaCl : CeCl3 : SnCl2 = 1 : M : 0.02 10^-1 0

10⁰

Fig. 6.5 PL (Ce濃度依存性)

Fig. 6.6 PL(Sn)積分強度

62 6.4.4 PLE測定結果

Fig. 6.6に本研究で作製した蛍光体のPL、PLE測定結果を示す。(a) NaCl:Ce³⁺ (PL: 𝜆_𝑒𝑥=266 nm, PLE: 𝜆𝑒𝑚=390 nm), (b) NaCl:Sn²⁺ (PL: 𝜆𝑒𝑥=266 nm, PLE: 𝜆𝑒𝑚=540 nm), (c) NaCl;Ce³⁺, Sn²⁺

(PL: 𝜆_𝑒𝑥=266 nm, PLE: 𝜆_𝑒𝑚=540 nm)である。(a)、(b)、(c)のPL測定の励起光源はex= 266

nmのNd:YAGレーザーを用いた。測定温度は室温である。

Fig. 5.6 (a) のPLスペクトルは~390 nm中心の発光帯Ce³⁺の5d¹4f¹遷移によるものであ る。(a)のPLEスペクトルでは、4f-5d遷移である~260 nm, ~300 nm中心の2つの励起帯が観 測された。これらは、ともにCe³⁺による4f¹5d¹遷移に対応する。

Fig. 5.8 (b) の中心波長~540 nmの発光帯からなるPLスペクトルは、Sn²⁺の緑色発光帯の

ATによる発光である。一方、PLEスペクトルでは、~280 nm, ~300 nm中心の2つの励起帯 が観測された。

Fig. 5.8 (c) のNaCl:Ce³⁺, Tb³⁺のPLスペクトルでは、弱い発光を示す~390 nm中心のCe³⁺

による発光帯と、中心波長~540 nmの発光帯からなるSn²⁺の緑色発光帯のATによる発光が 観測された。一方、PLE スペクトルでは、Sn²⁺のみの賦活である(b)と同じ、~280 nm, ~300 nm中心の2つの励起帯が観測された。PLEスペクトルは、Ce³⁺による4f¹5d¹遷移が支配 的にならず、Sn²⁺の励起ピークが観測されただけであった。更に、FERTの条件であるオー バーラップも観測できなかった。このことから、Ce³⁺からSn²⁺へとエネルギー移動が起こっ ているとは考えられない。ということがわかった。

_ex = 266 nm

_ex = 266 nm (a) NaCl:Ce³⁺

(b) NaCl:Sn²⁺

_em = 470 nm

2 3

4 5 6

Photon energy (eV)

300 400 500 600 700

PLE intensity (arb. units)

Wavelength (nm)

_ex = 266 nm

PL intensity (arb. units)

(c) NaCl:Ce³⁺,Sn²⁺

_em = 380 nm

em = 470 nm

Fig. 6.7 PLE測定結果

63