研究者詳細 - 上松　和義

MISC - 上松　和義

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ペロブスカイトナノシートの自己組織化によるKNbO3薄膜の作製

菅原晃, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 45 - 45 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

フッ素を含有する層状ペロブスカイト化合物K2NbO3Fを室温で水に浸漬するだけで、層間のKFブロックが溶解し、濾液としてナノメートルサイズの状態に形態制御されたペロブスカイトナノシートを含むコロイド溶液が形成されることを見出した。一般に、自己組織化膜は固体基板に電荷を持たせ、反対電荷を有する膜形成物質を吸着させる操作を繰り返さなければ得ることが不可能である。本研究ではこのコロイド溶液のみを用い、ペロブスカイトナノシートとK+イオンの自己組織化により薄膜作製を行った。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.45.0

蓄紫外線蛍光体の開発

細梅雅史, 戸田健司, 上松和義, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 652 - 652 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

夜光物質は、暗闇でも見える時計の文字盤などに利用されてきた。近年、アルカリ土類アルミン酸塩に希土類元素を付活し、放射性同位元素を一切含まなくても従来の蛍光体に比べ高輝度な長残光特性を示す蛍光体が報告されている。しかし、その発光色は緑色を中心としたものに限られている。紫外線を長残光で発する蛍光体を合成しこれを励起源として、既存の蛍光体を発光させられれば、より多くの発光色をもった長残光体が得られる。そこで本研究では、Sr<SUB>3</SUB>Gd<SUB>2</SUB>Si<SUB>6</SUB>O<SUB>18</SUB>に発光イオンCe<SUP>3+</SUP>を付活し、固相法により合成を行った。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.652.0

強誘電体材料のソフト化学合成

戸田健司, 菅原晃, 飯田晃弘, 上松和義, 佐藤峰夫, 清水研一, 長田実, Zuo-Guang Ye

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 768 - 768 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

最近、我々は、層状ペロブスカイト化合物K2NbO3Fを室温で水に浸漬するだけで、単層のペロブスカイトナノシートに剥離し、その後に結晶性のペロブスカイトKNbO3が形成することを見いだした。この反応は、自己組織化により室温の水溶液中で起きる。ニオブ酸カリウムKNbO3は、非常に大きな電気機械結合係数や非線形光学係数を持つことから、無鉛圧電体材料や第二高調波発生素子として研究が進んでいる。しかしながら、良質な単結晶の育成が困難であること、および多結晶体として利用する場合には焼結性が悪いこと、組成制御が難しく薄膜作成が困難であることからその利用が限られている。今回の水溶液プロセスで得られたニオブ酸カリウムは、nmオーダーの超微粒子、ナノ薄膜、そして単結晶までを、非常に穏和な条件で得ることができる。この特異性から、無鉛圧電体材料のみならず無機有機複合薄膜、センサー、光マイクロデバイスなどの新しいデバイス材料への応用が可能であると考えられる。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.768.0

マイクロ波を用いた無機材料の合成

佐藤峰夫, 上松和義, 戸田健司

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 733 - 733 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

無機材料化学の分野でこれまで主に焼結に用いられてきたマイクロ波加熱技術を、無機化合物の合成に応用する試みが多く見られるようになってきた。マイクロ波加熱では対象物に直接エネルギーが付与されるため、急速加熱と高い熱効率が得られるという大きな特徴がある。この技術を多くの無機材料の合成に利用できれば、省エネルギー、時間短縮、低コスト化が期待できる。マイクロ波加熱による合成では、原料のうち一つ以上がマイクロ波を効率よく吸収する物質でなければならないという制限があるため、原材料の選択にあたり、マイクロ波領域における材料の誘電特性を測定することが重要となる。本発表では、蛍光体やリチウムイオン電池正極材料などの典型的な無機材料の合成法として、家庭用の電子レンジを用いたマイクロ波加熱法が有効であることを報告する。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.733.0

新しい白色LED用ケイ酸塩系蛍光体の開発

戸田健司, 伊藤豊, 川本美果, 上松和義, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005S 460 - 460 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

現在、一般的に用いられている白色LEDは、GaN系の青色LEDと黄色発光蛍光体YAG:Ce（イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体）とを組み合わせて白色光を実現している。YAG:Ce蛍光体には赤色成分が不足するため、従来の白色LEDの発光は青白く冷たい光になっていた。そのため、商品ディスプレイ用や食卓などの照明には適していなかった。この問題を解決するため、より長波長の励起および発光スペクトルを示す窒化物蛍光体も検討されているが、現在の合成法は特殊な炉と高温での反応を必要としている。<BR> そこで、我々は共有結合性が強いケイ酸塩系骨格を持つ新しい酸化物蛍光体を検討した。Li-Sr-Si-O：Eu系蛍光体において、400-470 nmの可視光波長領域で励起が可能で570 nm付近で黄色発光する蛍光体を見いだした。この蛍光体は、900℃という低温で合成でき、YAG:Ceより赤色成分を多く含むために、より暖かみのある白色光を実現できる。

DOI： 10.14853/pcersj.2005s.0.460.0

マイクロ波加熱法により合成したMg2SnO4:Mn2+蛍光体の残光特性

上松和義, 落合あゆみ, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 664 - 664 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

Mg2SnO4:Mn2+蛍光体をマイクロ波加熱法を用いて合成した．各酸化物原料の混合物に，マイクロ波を10_から_15分照射することにより目的物が生成した．マイクロ波領域における誘電特性を測定した結果，原料成分のうち，SnO2がマイクロ波を効率よく吸収して温度を上昇させていることがわかった．得られた蛍光体は長残光特性を示し，その寿命（1/10）は5sec以上であった．蛍光強度，残光特性に及ぼすZnやYbの添加効果および加熱雰囲気の効果を調査した．

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.664.0

新規LED用アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体の開発

川上義貴, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 655 - 655 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

現在、青色発光ダイオードの量産化に伴い、黄色蛍光体YAG:Ce3+との併用による白色LEDが開発されたことで高出力の可視LEDの研究が多方面で進められている。LEDは低消費電力、長寿命という優れた特性を持つことから信号機や照明器具など光源として利用され始めているが、輝度の改善や高効率化、白色化を実現には新たなLED用の蛍光体の合成が必要である。本研究ではアルカリ土類ケイ酸塩母体の蛍光体の一つとしてランキナイトに注目し、LED用の蛍光体としてCa3Si2O7にEu2+とCe3+を付活したものを合成した。Ca3Si2O7:Eu2+については470nm付近に吸収があることから青色LED励起の白色LEDへの利用が期待される。また、Ca3Si2O7: Ce3+については紫外励起の青色LED用蛍光体としての利用が期待できる。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.655.0

Eu3+付活ケイ酸塩系新規LED用赤色蛍光体の合成

高坂真一郎, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 654 - 654 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

近年、白色LEDが照明光源として注目され、研究が進められている。しかし、現在の白色LEDは、InGaN系の青色LEDと、黄色のYAG蛍光体を組み合わせたものであり、赤色成分がほとんど含まれていないという問題がある。本研究では新規LED用赤色蛍光体として、Na2SrSi2O6：Eu3+を合成、発光特性を調べた。合成方法としては、化学両論比でNa2CO3、SrCO3、SiO2、Eu2O3を混合し、900℃、48hで焼成、XRD、PL解析を行った。結果として、Na2SrSi2O6を単一相で合成することができ、赤色発光を得た。この蛍光体はEu3+の7F0→5L6の遷移で400nm付近に部分的に高い励起スペクトルがあり、輝度を上昇させることで、3波長系白色LED用の赤色蛍光体として実用化が期待できる。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.654.0

新規珪酸塩系蛍光体の開発

米野憲, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 585 - 585 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

蛍光体の母体としての求められる特性としては低次元構造を有し、構造を保持できる強度が求められる。アルカリ土類珪酸塩系化合物は組成により様々な結晶構造をとること、珪素と酸素との結合は共有結合性が強く化学的・物理的強度に優れているという蛍光体として有望な特性を有している。本研究では、このアルカリ土類珪酸塩系化合物に注目し、アルカリ土類イオンに発光イオンとして希土類イオンを付活した蛍光体を合成し、蛍光特性評価と結晶構造解析を行うことにより母体としての有用性について検討した。その結果、層状構造を有するアルカリ土類珪酸塩系化合物において高輝度を示し、蛍光体の母体として期待できることを明らかにした。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.585.0

新規LED用黄色蛍光体Li2SrSiO4:Eu2+の合成

伊藤豊, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 657 - 657 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

現在、実用化が始まっている白色LEDは、青色LEDチップと黄色蛍光体YAG:Ce3+蛍光体を組み合わせたものである。白色LEDの明るさは、すでに電球並みの水準に達しており、メンテナンスフリーの光源として携帯電話のバックライトの需要が伸びている。しかしながら、 YAG:Ce3+蛍光体は黄緑色の発光を示すため、現在の白色LEDは青みを帯びた白色を発している。今後LEDを照明として用いようとした場合、演色性の向上が必要不可欠であり、そのためより長波長に発光ピークのある蛍光体の合成が求められている。そこで本研究では新規蛍光体Li2SrSiO4にEu2+を付活することで得られた蛍光特性について報告する。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.657.0

ソフトケミストリーによるニオブ酸塩系化合物の合成

飯田晃弘, 菅原晃, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2005F 651 - 651 2005年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

本研究では非線形化合物としてや非鉛系圧電体素子として良く知られる、ペロブスカイト構造を持つKNbO3およびNaNbO3の固溶体であるKxNa1-xNbO3を、従来の合成法である原材料の加熱処理による固相反応を用いることなく、水溶媒を使用した室温での液相法を用いて合成することを目的とする。始めに中間原料として層状ペロブスカイト化合物K2NbO3Fを固相法で合成する。K2NbO3Fは室温・水溶媒中で攪拌することで層間のKとFが水溶し層が剥離、コロイド溶液が得られることは本研究室の研究で既に報告されている。このコロイド溶液中にNaを加えることで、ペロブスカイト構造のAサイトにおいてKとNaのイオン交換反応が起こると考え、それを用いた溶相法によるKxNa1-xNbO3の合成を試みた。

DOI： 10.14853/pcersj.2005f.0.651.0

SrO-B_2O_3-P_2O_5系VUV蛍光体の探索

小松祐介, 戸田健司, 上松和義, 佐藤峰夫

希土類 = Rare earths 44 156 - 157 2004年5月

BaMg_2Si_2O_7:Eu^<2+>, Mn^<2+>の赤色長残光特性

阿部翔, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

希土類 = Rare earths 44 148 - 149 2004年5月

ケイ酸塩系長残光蛍光体の蛍光特性

伊藤豊, 戸田健司, 上松和義, 佐藤峰夫

希土類 = Rare earths 44 146 - 147 2004年5月

希土類を含む層状ペロブスカイトタンタル酸塩の光触媒特性

戸田健司, 清水研一, 上野美幸, 上松和義, 佐藤峰夫

希土類 = Rare earths 44 22 - 23 2004年5月

ニオブ酸化物における摩擦発光

戸田健司, 櫻庭大樹, 上松和義, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2004F 297 - 297 2004年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

mechanoluminescence（ML）、triboluminescence（TL）は物質に応力や摩擦などのエネルギーを加えることで発光を示す現象であり、破壊センサーなどへの応用が期待されている。本研究ではコロンバイト構造をとり、発光材料、誘電体合成の前駆体として用いられているMNb2O6（M = Ca, Mg）においてTLを確認し、発光イオンとして希土類などを付活することでTL発光色の制御が可能であることを明らかにした。

DOI： 10.14853/pcersj.2004f.0.297.0

ホウ素を含んだ鉄系正極材料の探索

片山善文, 佐藤峰夫, 戸田健司, 上松和義

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2004F 624 - 624 2004年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

現在リチウムイオン二次電池は、ノートパソコンや携帯電話などの電源として、急速に普及してきております。その正極材料としては主にLiCoO<sub>2</sub>が用いられておりますが、価格及び地殻埋蔵量の観点からパックアップ電源などの大型化には不向きな材料であると考えられます。この問題の改善策として現在Feを含んだ化合物に注目が集まっています。その中で、私達はBを骨格に持つ化合物について着目し、その合成条件及び特性の探索を行ないました。

DOI： 10.14853/pcersj.2004f.0.624.0

層状ペロブスカイトタンタル酸塩の合成と光触媒特性

佐藤弘基, 松本貴子, 山中善臣, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2004F 477 - 477 2004年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

Ruddlesden-Popper型の層状ペロブスカイト化合物は層間が反応場であり層間が水和するという特徴をもつ。このため水の全分解に対する高活性が期待されている。このRuddlesden-Popper型の層状ペロブスカイトタンタル酸塩であるK2SrTa2O7のSrサイトを希土類元素で置換した化合物の固相反応による最適合成条件を探索し、水の全分解における光触媒活性を検討した。また、窒化することでより長波長側の光を吸収できる可視光応答型オキシナイトライド光触媒を合成し、その光触媒活性の検討を行った。

DOI： 10.14853/pcersj.2004f.0.477.0

酸化チタンの低温合成

戸田健司, 清水研一, 川上正人, 上松和義, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2004F 110 - 110 2004年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

チタン系層状化合物を硝酸に溶解させることにより酸化チタン前駆体を得た。この前駆体を９０℃で加熱することにより結晶性の酸化チタンが得られる。原料として天然のルチル鉱石も使用可能であり、顔料や光触媒用の酸化チタンの新しい製造法としての応用が期待される。

DOI： 10.14853/pcersj.2004f.0.110.0

ペロブスカイトナノシートの積層による薄膜作製

菅原晃, 上松和義, 戸田健司, 佐藤峰夫

日本セラミックス協会年会・秋季シンポジウム講演予稿集 2004F 150 - 150 2004年

出版者・発行元：公益社団法人日本セラミックス協会

本研究室では層状ペロブスカイトK2NbO3Fを水中で24h攪拌後、吸引濾過することにより、濾液としてナノメートルサイズの状態に形態制御されたペロブスカイトナノシートを含むコロイド溶液を得ることに成功している。一般に、自己組織化膜は固体基板に電荷を持たせ、反対電荷を有する膜形成物質を吸着させる操作を繰り返さなければ得ることが不可能である。しかし、本研究ではこのコロイド溶液を用い、浸漬法により薄膜作製を行った結果、コロイド溶液中のペロブスカイトナノシートとK＋が同一の溶媒中において自己組織的に積層する自己組織化薄膜を得ることができる。

DOI： 10.14853/pcersj.2004f.0.150.0

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