課題番号 ：S-17-CT-0064
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：FZ法を用いた無機蛍光性材料の作製
Program Title (English) ：Preparation of inorganic luminescent materials by the floating-zone method
利用者名（日本語） ：徳光　聖茄1)， 山中明生1)
Username (English) ：TOKUMITSU Seika1), YAMANAKA Akio1)
所属名（日本語） ：1) 千歳科学技術大学大学院光科学研究科
Affiliation (English) ：1) Graduate School of Photonic Science, Chitose Institute of Science
and Technology

１．概要（Summary）
千歳科学技術大学大学院光科学研究科博士前期課程では、幅広い知見を有する高度専門職業人の育成を目的として、学生の研究分野とは異なる分野の研究手法を体験する「交流実験科目」が配置されている。そのなかで「光システム実験」は、化学・生物科学系あるいは情報・人間工学系の学生を対象とし、無機蛍光性材料の作製と評価を通じて、電子材料工学の開発方法を学ぶことが目的である。2017年度の受講学生である徳光は、代表的無機蓄光性材料の作製と蛍光性の評価を行った。

２．実験（Experimental）
工業的な単結晶育成はチョクラルスキー法により行われるが、高価な装置や部品が必要である。そこで本実験では、千歳科学技術大学・分子物質合成プラットフォームに設置された赤外線加熱単結晶製造装置（FZ炉）を利用した。母体材料としてはCaAl2O4を選び、蛍光性賦活剤はEu、蓄光性賦活剤はNdとした。CaAl2O4のトリジマイト構造を安定化するために、原料にはCaOを過剰に添加した。実験手順は、(1) 出発原料の秤量と混合、(2) 固相反応による混合原料の焼成、(3) 単結晶育成用の原料棒を作製、(4) 赤外線加熱単結晶製造装置により単結晶および多結晶の作製、 (4) 蛍光性と蓄光性の確認である。

３．結果と考察（Results and Discussion）
図１上は自然光下で撮影した単結晶試料と多結晶試料の写真で、左からCaAl2O4:Eu,Nd単結晶、CaAl2O4:Eu,Nd多結晶、CaAl2O4:Eu多結晶である。図１下の写真は、紫外光（254nm）照射下での試料の様子で、単結晶・多結晶ともに青色蛍光を示した。同様の青色蛍光は365nm光照射でも確認された。青色蛍光は紫外光照射停止後5分以上の残光を示し、CaAl2O4:Euの蓄光性も確認できた。なお蓄光能はCaAl2O4:Eu,Nd単結晶で顕著であった。

図1　FZ法で作製した単結晶および多結晶試料
４．その他・特記事項（Others）
なし。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし。

６．関連特許（Patent）
　なし。