講演番号212

演　題	硫化物蛍光体の発光スペクトルと結晶構造の相関性
発表者（所属）	○奥清高,岡本洋和,八島勇,野口文雄,小林秀彦（埼玉大学工学部,三井金属総研）
連絡先	〒338-8570 埼玉県浦和市下大久保255 埼玉大学工学部 TEL/FAX:048-858-3536 E-mail:
キーワード	Electro luminescence,Crystal structure, Coordination polyhedron
開発意図適用分野期待効果特徴など	青色EL（Electro luminescence）材料として有力なチオガレート，およびチオアルミネートの結晶構造をそれぞれ可視化した．アルカリ土類金属を配位中心原子とし，Sを頂点とする配位多面体の構造を分類し，これらの母材にCeをドープした際の発光波長との相関性を調べた．
環　境	適応機種名	PC98シリーズ，DOS/V
	O S 名	Windows95/98/NT
	ソース言語	Inprise社Borland C++ Builder5
	周辺機器	特になし
流通形態	化学ソフトウェア学会の無償利用ソフトとする独自に配布するソフトハウス，出版社等から市販ソフトの頒布は行わない *その他：未定*	具体的方法

１．目的

　現在，新しいディスプレイの材料として，EL素子が注目されている．広い視野角，高コントラスト，超薄型，長寿命などの特徴を持ち，幅広い応用が期待されるが，青色発光の高機能EL材料がないため，フルカラー画像表示が困難である．青色発光EL材料として有望なチオガレート(MS)m(Ga2S3)n：Ce（M：アルカリ土類金属）およびチオアルミネ―ト(MS)m(Al2S3)n：Ceは,MのサイトにCeをDopeすることで青色発光する．そこで，Mサイトを配位中心とした配位構造を可視化し，結晶構造と発光波長との相関性について検討した．

２．配位多面体による結晶構造の可視化

　チオガレート，チオアルミネートにおけるGa³⁺,Al³⁺の各サイト周辺に存在するSを頂点とする配位多面体（配位中心原子：M）表示を行ったところ，４つの型に分類出来た．

8配位多面体	6,12配位多面体	5配位多面体	12配位多面体
Fig.A CaAl₂S₄	Fig.B BaAl₂S₄	Fig.C BaAl₄S₇	Fig.D BaGa₄S₇

３．結晶構造と発光波長の関係

　チオガレートおよびチオアルミネートにおける格子パラメータとCe³⁺の発光ピーク波長（λ）の関係をそれぞれ表１，表２に示す．
　一般式(MS)m(Ga₂S₃)n，(MS)m(Al₂S₃)nにおいて, M元素のイオン半径がCa²⁺(0.990Å)，Sr²⁺(1.160Å)，Ba²⁺（1.360Å）と大きくなると, その発光波長は短波長側にシフトすることが分かった．アルカリ土類金属のMサイトを発光中心のCeに置換した場合は，m:nが変化しても，ほとんど発光波長は変化しない（表１）．チオアルミネートにおいても同様に，M元素のイオン半径が大きいものでは短波長側にシフトし，m:nが変化してもほとんど発光波長は変化しない（表２）．m:nが同じ場合，チオガレートはチオアルミネートより発光波長が長くなった．

表1 チオガレート材料の結晶構造と発光波長
Host Fig. a（Å） b（Å） c（Å） γ Crystal system λ(nm)

CaGa₂S₄ A 20.09 20.09 12.11 90.0 Orthorhombic 475

SrGa₂S₄ A 20.84 20.50 12.21 90.0 Orthorhombic 470

BaGa₂S₄ B 12.66 12.66 12.66 90.0 Cubic 455

BaGa₄S₇ D 14.77 6.24 11.16 90.0 Orthorhombic 470

**表2　チオアルミネート材料の結晶構造と発光波長**
Host	Fig.	a（Å）	b（Å）	c（Å）	γ	Crystal system	λ(nm)
CaAl₂S₄	A	20.16	20.05	12.03	90.0	Orthorhombic	437
SrAl₂S₄	A	20.82	20.36	12.12	90.0	Orthorhombic	430
BaAl₂S₄	B	12.59	12.59	12.59	90.0	Cubic	430
BaAl_24/SUB>S₇	C	14.81	6.22	5.89	90.0	Orthorhombic	425

４．まとめ

現段階では，当初予測したような配位構造と発光波長との相関性は認められず,Ce添加によるチオガレートおよびチオアルミネートの青色発光の波長は，むしろアルカリ土類金属（M）のイオン半径に依存することが分かった．

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