結果と考察(SnO 2 :Bi 蛍光体)

Bi添加量をM=0~3(mol%)に変化させた時のSnO2:Bi³⁺蛍光体のXRD測定の結果をFig.

6-16

に示す。結果から、Bi添加量を変えてもASTMカードとピークが一致している事が分かっ た。このことから、Bi 添加量に関わらず、本試料は SnO2(tetragonal)の結晶構造であると いうことが分かった。また、Bi 添加量に関わらずシャープなスペクトルになっていて、結 晶構造が良いことも分かった。

20 40 60 80

X RD i nt e ns it y (a rb. uni ts )

2  (deg)

ASTM 1%

3%

0.1%

0.3%

0%

Fig. 6-16 XRD測定結果(Bi濃度依存)

81

6.6.2 PL 測定

Fig. 6-17にSnO2: Bi³⁺蛍光体のPL測定の結果を示す。また、Fig. 6-18には、PL積分強

度IPLを、横軸に1/Tとしてプロットした図を示す。IPLの値はFig. 6-17のPLスペクトルの 発光強度を積算することによって得られた。Fig. 6-18より、Biを賦活させるとピーク波長 の位置は変わらずに、発光強度だけが落ちていくことがわかる。原因は分かっていないが、

BiがSnO2蛍光体の発光(~600 nm)に影響を与えていると考えられる。

1.5 2 2.5 3

400 500

600 700

800

Wavelength (nm)

Int e ns it y (a rb. uni ts )

0%

0.01%

0.03%

0.1%

1.7%0.3% (×10) 1% (×10) 3% (×10)

10^-2 10^-1 10⁰

0 10^-1 10⁰

M (mol%) IPL (arb. units)

3

Fig. 6-17 PL測定結果(Bi濃度依存)

Fig. 6-18 PL積分強度(Bi濃度依存)

82

6.6.3 発光寿命

Fig. 6-19に、純粋なSnO2蛍光体とBi1%添加した蛍光体の発光寿命の結果を示す。

Fig. 6-19より、どちらの減衰波形も一致しており、どちらも減衰時間はτeff = ~1.8µsであ

ることが分かった。これらの結果から、BiはSnO2に賦活していないと考えられる。

0 20 40 60 80

10

10

10

10

10

SnO

Bi 1%

Int e ns it y (a rb. u ni ts )

Time (s)

Fig. 6-19 発光寿命測定

83

結論

本研究では化学反応合成法を用いてSnO2:Sb³⁺蛍光体の作製を行った。作製した蛍光体は XRD測定、PL測定、PLE測定、発光寿命測定を用いて解析を行った。本試料の最適なSb 添加量Mは、Sn:Sb=100:M(=0.03)であることが分かった。また、最適な焼成時間は10分 間 の 焼 成 で あ っ た 。XRD 測 定 で は Sb 添 加 量 、 焼 成 時 間 、 焼 成 温 度 に 関 わ ら ず 、

SnO2(tetragonal)のピークが観測できた。また、焼成温度がTc≦900℃ではピークはブロー

ドで焼成温度が高くなるにつれてシャープになっていき、Tc≧900℃ではスペクトルに大き な変化は見られなかった。PL測定では焼成の条件に関わらず~500 nmに³P1→¹S0遷移発光 のシャープなスペクトルが観測できた。PLE測定では、~300 nmにブロードなSnO2の吸 収スペクトルが観測できた。また、Sbとイオン半径の近いBi(~0.76)もSnO2に賦活するか 確認したが、Bi を添加すると発光強度が弱くなるが明確な発光スペクトルの変化は確認で きなかった。これはBiがSnO2の発光に影響を与えていると考えられる。

84 参考文献

1. Ming Fang, Xiaoli Tan, Xueli Cao, Lide Zhang, Peisheng Liu and Zhi Jiang, J. Phys. D: Appl.

Phys., 40 (2007) 7648-7651.

2. Lei Chen, Anqi Luo, Xiaorong Deng, Shaochan Xue, Yao Zhang, Fayong Liu, Jianyang Zhu, Zhuofan Yao, Yang Jiang and Shifu Chen, J. Luminescence. 143 (2013) 670-673.

3. Lei Chen , XiaorongDeng, ShaochanXue, AliBahader, ErlongZhao, YingMua, Heran Tian, ShengLü, KunYu, YangJiang, ShifuChen, YeTao and WenhuaZhang, J. Luminescence. 149 (2014) 144-149.

4. Fushan Wen, Jiesheng Chen, Jong-Ha Moon, Jin Hyeok Kim, Jinghua Niu, and Wenlian Li J.

Solid State Chem. 177 (2004) 3114-3118.

5. Lei Chen, An-Qi Luo, Yao Zhang, Xin-Hui Chen, Hao Liu, Yang Jiang, Shi-Fu Chen, Kuo-Ju Chen, Hao-Chung Kuo, Ye Tao and Guo-Bin Zhang J. Solid State Chem. 201 (2013) 229-236.

6. Fushan Wen, Wenlian Li, Ze Liu, Taeun Kim, Kiyoung Yoo, Sanghoon Shin, Jong-Ha Moon and Jin Hyeok Kim. Solid State Comm. 133 (2005) 417-420.

7. Snadeep Nigam, V. Sudarsan and R.K. Vatsa. Optical Materials. 33 (2011) 558-562.

8. Qing Yu, Huidan Zeng, Zhao Liu, Jing Ren, Guorong Cen, Zhaofeng Wang and Luyi Sun. J.

Alloys and Comp. 590 (2014) 92-95.

9. T. Arai and S. Adachi, ECS J. Solid State Sci. Technol., 1, R15 (2012).

10. T. Arai and S. Adachi, Jpn. J. Appl. Phys., 51, 105002 (2012).

11. T. Arai, S. Adachi, ECS J. Solid State Sci. Technol. 3 (11) R207-R211 (2014).

12. T. Arai and S. Adachi, J. Lumin., 153, 46 (2014).

85