希土類イオンを添加したアルカリ土類酸窒化ケイ素の合成と発光特性

抄録

本研究では母体としてBaSi₆ON₈(N/O比=8.0)およびBa_4-xCa_xSi₆ON₁₀を選択し，この母体の合成条件を検討するとともに，種々の希土類イオンを添加した時の発光特性を評価した。BaSi₆ON₈は，BaCO₃とSi₃N₄とを混合し，付活剤としてEu²⁺およびCe³⁺を(Si/(Ba+RE) = 6.0; RE=EuまたはCe) になるように添加したのち，1750℃で2 h窒素雰囲気で加熱して得た。これに対して，Ba_4-xCa_xSi₆ON₁₀の合成では，BaN_x, Ca₃N₂, SiO₂およびSi₃N₄を混合し，付活剤としてEuN_xを(Ca+Ba+Eu)/Si=0.67となるように添加し，1450℃で2 h，N₂-H₂雰囲気中で加熱して得た。2 mol% Eu²⁺添加BaSi₆ON₈の場合，370 nmの励起により503 nmの青緑色発光を示し，相対発光強度は1.32に達した（標準物質：YAG: Ce³⁺）。一方，3 mol% Eu²⁺添加Ba_4-xCa_xSi₆ON₁₀の場合の励起および発光スペクトルはそれぞれ530 nmおよび648 nmにピークが現れた。以上の結果から，Eu²⁺添加BaSi₆ON₈は紫外領域を青緑色に，またEu²⁺添加Ba_4-xCa_xSi₆ON₁₀は青色領域を含む可視光領域の光を赤色に変換可能であることが分かった。