実験の様子

酸化物材料は耐熱性や耐摩耗性が高く、大気中の酸素や水分に対して安定であるなど、耐久性の高い材料です。また、電気を大量に蓄えたり、透明で電気を流したりするなど、優れた機能をもつ酸化物が存在し、電池やコンデンサー、ディスプレイなどの身の回りの製品にたくさん使われています。私たちの研究室では、酸化物に潜在する機能をさらに引き出し、それを利用する研究を行っています。また、化学的手法を駆使した機能性酸化物材料の新しい作製方法についても研究しています。
　現在、力を入れている研究は酸化物エレクトロルミネッセンス素子です。この素子は、金属イオンを溶かした溶液を基板上に滴下して溶媒を蒸発させることで金属塩の薄膜を作製し、これを焼成するという簡便な化学的手法で製しています。酸化アルミニウムの基板上に、電流を流すと光る酸化物の薄膜が、透明で電気を流す酸化物の2枚の薄膜で挟まれた構造をしており、これに電流を流すと赤色、緑色や白色に発光します。この発光素子の特性はまだ実用レベルではありませんが、酸化物材料の耐久性の高さとその作製の容易さを生かした用途への実用化を目指して研究を行っています。

教授 京免 徹 KYOMEN toru
研究キーワード セラミックス，酸化物，薄膜，エレクトロルミネッセンス，ゾルゲル
研究分野 材料工学応用物理物性応用物理工学無機材料化学
主な研究テーマ
  • 酸化物エレクトロルミネッセンス素子の開発研究
  • ペロブスカイト型コバルト酸化物のスピンクロスオーバー現象の研究
研究概要

本研究室では，機能性酸化物の合成および物性研究，さらにはそれらを用いたデバイスの開発研究を行っています。酸化物は，絶縁性，半導体性，金属伝導性，透明性，発光性，強磁性，強誘電性など多彩な機能を示します。
　現在，酸化物イオン伝導体で酸化物蛍光体を挟んだ構造の電気化学発光セル（酸化物エレクトロルミネッセンス素子）の開発に力を入れています。酸化物イオン伝導体に電極を付けて電圧を印加すると，酸化物イオンが移動し電極との界面に電荷が集積します。この電荷は界面に大きな電界を形成し，この電界が大きくなると電極から電子とホールが酸化物イオン伝導体へ注入され，さらには酸化物蛍光体に注入されて発光するというものです。このメカニズムは実験的に検証されたわけではありませんが，この方法では様々な既存の蛍光体を発光させることが可能となるため，新たな発光素子の開発が期待されます．
提供できる技術 ・応用分野
  • 酸化物粉体，焼結体合成
  • ゾルゲル法による酸化物薄膜の作製
  • 電気・発光特性の評価
主要な所属学会

日本セラミックス協会，応用物理学会，日本化学会，日本熱測定学会
論文
  • “Time-dependent electrical and electroluminescence properties of In-substituted CaSnO3 and CaSnO3:Pr thin films prepared by a chemical solution deposition method.” Thin Solid Films 786 140096 (2023).
  • “Role of Pr3+ ions as hole-trapping centers for the electroluminescence of (Ca0.6Sr0.4)0.998Pr0.002Ti0.9Al0.1O3−δ thin films.” Japanese Journal of Applied Physics 59, 092005 (2020).
  • “Time dependence of current density, luminance, and efficiency under dc voltages for the thin-film electroluminescent device containing praseodymium and aluminum co-doped perovskite titanate phosphor,” Japanese Journal of Applied Physics 58, SFFB01 (2019).
受賞歴
  • 日本熱測定学会奨励賞（2006年）
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