ISSN: 2155-983X
Martin Ntwaeaborwa
蛍光体は、今日、電子情報ディスプレイ、固体照明、太陽電池、広告、盗難防止などの用途で広く使用されています。尿素支援溶液燃焼法を使用して、調整可能な多色および白色発光希土類元素(Pr3+およびDy3+)ドープオキシオルトシリケート(R2SiO5)(R = La、Y、Gd)蛍光体を調製しました。粉末および薄膜の形態で、LaYSiO5:Dy3+;Pr3+、LaGdSiO5:Dy3+;Pr3+、GdYSiO5:Dy3+;Pr3+、およびLa2-xGdxSiO5:Dy3+;Pr3+(x = 0、0.5、1.0、1.5、および2.0)の発光特性を調査しました。フィルムは、パルスレーザー堆積法を使用してSi(100)基板上にアブレーション堆積されました。真空とガス分圧(O2 または Ar)、レーザーパルスの種類、基板温度など、いくつかの堆積パラメータが変化しました。サンプルは、X 線回折、走査型電子顕微鏡(SEM)、X 線光電子分光法(XPS)、エネルギー分散型 X 線分光法、光ルミネセンス分光法を使用して分析されました。光ルミネセンス(PL)データは、325 nm HeCd レーザーまたは単色化キセノンランプによる励起下で空気中で収集されました。PL 強度は、Pr3+ および Dy3+ ドーパント濃度、La と Gd の比率、堆積条件、堆積後アニーリングに大きく依存していました。走査型電子顕微鏡と原子間力顕微鏡のデータから、堆積条件が PL 強度に及ぼす主な影響は、フィルムの形態とトポグラフィーの変化によるものであり、それが光の散乱とアウトカップリングに影響することが示されました。 CIE 座標を使用して推定されたバンドの色純度により、サンプルが調整可能な多色および白色光を発していることが確認されました。元素組成分析により、EDS、XPS、TOF-SIMS データ間に相関関係があることが示されました。構造、粒子形態、表面化学組成と電子状態、光ルミネセンス特性、および UV 励起 LED におけるこれらの材料の可能な用途について説明します。
過去 20 年間、発光ナノ材料は、そのユニークな物理化学的、構造的、分光学的特性により、かなりの関心を集めてきました。蛍光ランプ、発光ダイオード、発光ディスプレイ、X 線検出器、断層撮影などの従来の蛍光体技術への応用とは別に、発光ナノ材料は、セキュリティ (紙幣、身分証明書など)、生物学的標識 (研究や非侵襲的医療診断など)、センシング、光起電の分野で画期的な進歩をもたらし続けています。特定の要件に合わせて、分光学的および物理化学的特性を細かく調整することが可能です。これらの材料の重要な例としては、半導体量子ドット、カーボン ドット、金属ドープ ナノ材料、金属ナノクラスター、有機無機複合材料およびハイブリッドなどがあります。
ナノ粒子は、基礎生物物理学的研究から臨床治療まで、生命科学の多くの分野で使用される重要な材料群として最近浮上しました。発光ナノ粒子は、有機染料や遺伝子組み換え蛍光タンパク質などの代替蛍光体の機能を大幅に拡張する優れた光学バイオプローブになります。その利点には、優れた光安定性、調整可能で狭いスペクトル、制御可能なサイズ、pH や温度などの環境条件に対する耐性、標的生体分子を固定するための大きな表面などがあります。一部の種類のナノ粒子は、長い発光寿命やエネルギーアップコンバージョンによる発光波長の青方偏移 (反ストークス) により、検出コントラストが向上します。このトピックレビューでは、発光が異なる光物理学によって制御される 4 つの主要な種類の発光ナノ粒子に焦点を当てています。これらのナノ粒子の光吸収と発光の起源と特徴について説明し、合成と表面改質の手順について簡単に説明します。また、物理学を学んだ読者にとって役立つ、さらなる発展の可能性を秘めたナノ粒子の応用例もいくつか紹介します。ナノ粒子は、基礎生物物理学研究から臨床治療まで、生命科学のさまざまな分野で使用される重要な材料群として最近登場しました。