化学気相成長による軽元素系無機蛍光体の薄膜プロセス

図4　レーザーCVDによるBCNO成膜の概念図（a）と作製したBCNO薄膜の断面SEM像（b）。

このようにレーザーCVDにより成膜したBCN膜の酸化処理により配向性を持つBCNO層が形成されたが，表面からの酸化処理をともなうため，表面形態は粗くなり（図3（a）），組成や構造の均質化や精緻制御は難しい。著者らは最近，レーザーCVDによるBCNの成膜時に酸化ガスを導入することでBCNO薄膜の直接的な気相成長に成功した（図4（a））。

酸素ガス分圧20-57Paで合成したBCNO膜は，ブラックライト照射下で青色から黄色の蛍光を示す。図4（b）に示すように，酸素分圧57Paでは厚さ570nmの緻密で均質なBCNO膜が形成された（成膜速度：3.4μm）。現在，X線吸収微細構造分析，TEMやXPSによる化学結合状態・構造解析を進めており，酸素と炭素を含むt-BN構造の均質なBCNO薄膜蛍光体を気相成長できることが分かってきた。

4.　まとめ

本稿ではレーザーCVDによるBCNやBCNO蛍光体薄膜の作製プロセスとその構造や組成，蛍光特性を紹介した。BNやBCNは各種気相法により薄膜や低次元ナノ材料の合成，機械的，光学特性が精力的に研究されてきた。

BCNOは粉体プロセスによりチューナブルな蛍光特性を持つ環境調和型の蛍光体として見出され，最近では多様な形態・形状の合成プロセスが切り開かれている。今後，薄膜プロセスをBCNO蛍光材料開発に還元し，構造制御による高機能化や発光特性・機構の理解が進めば機能と環境調和性を両立する光学材料・デバイス開発に繋がるものと考える。

謝辞

本研究の一部は，JSPS科研費補助金（No.19H02484）の支援のもと遂行された。本研究の共同研究者である原田勝可（名古屋大学）客員教授ならびに関係者各位に深く感謝いたします。

参考文献

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■Thin-film process of light-element inorganic phosphor by chemical vapor deposition

■Hirokazu Katsui

■Senior research scientist, Ceramic Structural Components Group, Multi-Material Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

カツイ　ヒロカズ

所属：（国研）産業技術総合研究所　マルチマテリアル研究部門　セラミック機構部材グループ　主任研究員

（月刊OPTRONICS　2021年4月号）

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