JP5706074B2 - Variable temperature optical sensor element - Google Patents

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Description

本発明は、酸化亜鉛又は加熱処理された酸化亜鉛を含有する発光手段を備えた、温度可変光センサ素子に関する。   The present invention relates to a temperature-variable optical sensor element provided with a light emitting means containing zinc oxide or heat-treated zinc oxide.

酸化亜鉛は、通常は白色の粉末であるが、高純度なものは透明で導電性を有することから、透明電極の材料として利用可能である。その一方で、バンドギャップが3.37eV程度のワイドバンドギャップ半導体としての性質も有する。そして、毒性が低く且つ入手も容易であるため、例えば、白色顔料、紫外線遮断用の化粧品、医薬品等の原料としても汎用されている。   Zinc oxide is usually a white powder, but a high-purity one is transparent and conductive, and can be used as a material for a transparent electrode. On the other hand, it has a property as a wide band gap semiconductor having a band gap of about 3.37 eV. And since it has low toxicity and is easily available, it is also widely used as a raw material for white pigments, UV blocking cosmetics, pharmaceuticals, and the like.

一方、結晶サイズをナノメートルレベルにまで小さくしたナノ粒子は、量子サイズ効果により、可視領域において発光する性質を有し、発光素子としての応用が期待されている。そこで、酸化亜鉛についても、ナノ粒子を発光素子へ応用する種々の試みが為されており(例えば、特許文献1参照)、環境への負荷が小さく且つ安価な発光素子として、今後、様々な分野でさらに重要なものになってくると考えられ、その開発が大きく期待されている。   On the other hand, nanoparticles having a crystal size reduced to the nanometer level have the property of emitting light in the visible region due to the quantum size effect, and are expected to be applied as light emitting elements. Accordingly, various attempts have also been made to apply nanoparticles to light-emitting elements with respect to zinc oxide (see, for example, Patent Document 1). The development is expected to become even more important.

特開2009−87756号公報JP 2009-87756 A

しかし、酸化亜鉛を備えた発光素子については、これまでに光学素子としての特性について十分な検討が為されたとは言えず、光学素子としての可能性について、まだ検討の余地が多く残されているのが実情である。   However, it cannot be said that the light-emitting element including zinc oxide has been sufficiently studied for the characteristics as an optical element so far, and there is still much room for investigation as to the possibility as an optical element. Is the actual situation.

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、酸化亜鉛を備えた、新規な機能を有する光学素子を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the optical element which has a novel function provided with the zinc oxide.

上記課題を解決するため、
本発明の第一の発明は、加熱処理された酸化亜鉛を含有する発光手段と、該発光手段の温度を調節する温調手段と、該発光手段に励起光を照射する励起手段と、該発光手段の発光スペクトルを検出する検出手段と、が別々に構成された又は1体に構成された温度可変光センサ素子であって、前記発光手段が、励起光照射時の温度に依存して異なる発光スペクトルを示すものであり、前記温調手段で温度を調節した前記発光手段に前記励起手段によって励起光を照射したときの発光スペクトルを、前記検出手段で測定することにより、取得した発光スペクトルにおけるピークパターン、ピーク強度又は谷部強度の組み合わせから、発光手段を保持する基材に特有の情報を取得することを特徴とする温度可変光センサ素子を提供する。
また、本発明の第二の発明は、加熱処理された酸化亜鉛を含有する発光手段と、該発光手段の温度を調節する温調手段と、該発光手段に励起光を照射する励起手段と、該発光手段の発光スペクトルを検出する検出手段と、が別々に構成された又は1体に構成された温度可変光センサ素子であって、前記発光手段は、その発光強度が、励起光照射時の温度の上昇に伴い増大するものであり、前記温調手段で温度を調節した前記発光手段に前記励起手段によって励起光を照射したときの発光強度を、前記検出手段で測定することにより、取得した発光スペクトルにおけるピークパターン、ピーク強度又は谷部強度の組み合わせから、発光手段を保持する基材に特有の情報を取得することを特徴とする温度可変光センサ素子を提供する。
本発明の温度可変光センサ素子においては、励起光照射時の温度に依存して、前記発光スペクトルにおけるピークの位置がシフトすることが好ましい。
本発明の温度可変光センサ素子においては、不活性ガス又はアンモニアガス共存下で加熱処理された酸化亜鉛を含有することが好ましい。
本発明の温度可変光センサ素子においては、前記発光手段が、さらに窒化ガリウム又は二酸化チタンを含有することが好ましい。
本発明の温度可変光センサ素子においては、前記発光手段として、前記酸化亜鉛又は加熱処理された酸化亜鉛が、水又は水溶性の液体中に分散された分散液、あるいは該分散液を塗布及び乾燥してなる層を備えることが好ましい。


To solve the above problem,
The first invention of the present invention includes: a light emitting means for containing a pressurized heat-treated zinc oxide, and temperature control means for adjusting the temperature of the light emitting means, a pumping means for irradiating excitation light to the light emitting means, the light emitting And a temperature-variable optical sensor element configured separately or as a single body, wherein the light-emitting means emits light differently depending on the temperature during excitation light irradiation. A spectrum of the emission spectrum obtained by measuring the emission spectrum when the excitation means is irradiated by the excitation means to the light emission means whose temperature is adjusted by the temperature control means, Provided is a temperature variable optical sensor element characterized in that information specific to a substrate holding a light emitting means is obtained from a combination of a pattern, peak intensity or valley intensity.
The second aspect of the present invention includes: a light emitting means for containing a pressurized heat-treated zinc oxide, and temperature control means for adjusting the temperature of the light emitting means, a pumping means for irradiating excitation light to the light emitting means, And a temperature-variable optical sensor element configured separately or as a single body, wherein the light emission means has a light emission intensity at the time of excitation light irradiation. The temperature increases as the temperature rises, and is obtained by measuring the emission intensity when the excitation means is irradiated with the excitation light by the excitation means on the light emission means whose temperature is adjusted by the temperature adjustment means. Provided is a temperature variable optical sensor element characterized in that information specific to a substrate holding a light emitting means is acquired from a combination of a peak pattern, peak intensity or valley intensity in an emission spectrum.
In the temperature variable optical sensor element of the present invention, it is preferable that the peak position in the emission spectrum shifts depending on the temperature at the time of excitation light irradiation.
The temperature-variable optical sensor element of the present invention preferably contains zinc oxide that has been heat-treated in the presence of an inert gas or ammonia gas.
In the temperature variable optical sensor element of the present invention, it is preferable that the light emitting means further contains gallium nitride or titanium dioxide.
In the variable temperature optical sensor element of the present invention, as the light emitting means, the zinc oxide or the heat-treated zinc oxide is dispersed in water or a water-soluble liquid, or the dispersion is applied and dried. It is preferable to provide the layer formed.


本発明によれば、酸化亜鉛を備えた、新規な機能を有する光学素子が得られる。   According to the present invention, an optical element having a novel function including zinc oxide can be obtained.

実施例1におけるZnO粉末についての測定データを示す図であり、(a)はSEM像の撮像データ、(b)はX線回折パターンである。It is a figure which shows the measurement data about the ZnO powder in Example 1, (a) is the imaging data of a SEM image, (b) is an X-ray diffraction pattern. 実施例1のZnO粉末の発光スペクトルにおける検出ピークの波長と測定時の温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of the detection peak in the emission spectrum of the ZnO powder of Example 1, and the temperature at the time of measurement. 参考例1におけるGaN粉末についての測定データを示す図であり、(a)はSEM像の撮像データ、(b)はX線回折パターンである。It is a figure which shows the measurement data about the GaN powder in the reference example 1, (a) is the imaging data of a SEM image, (b) is an X-ray diffraction pattern. 参考例1におけるGaN粉末の発光強度と測定時の温度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the emission intensity of GaN powder and the temperature at the time of measurement in Reference Example 1. 参考例2におけるGaN粉末の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。6 is a graph showing a measurement result of an emission spectrum of GaN powder in Reference Example 2. 実施例2におけるZnO粉末についての測定データを示す図であり、(a)は測定時の温度ごとの発光スペクトルの測定結果、(b)はピークの波長と測定時の温度との関係をそれぞれ示すグラフである。It is a figure which shows the measurement data about the ZnO powder in Example 2, (a) shows the measurement result of the emission spectrum for every temperature at the time of measurement, (b) shows the relationship between the wavelength of a peak and the temperature at the time of measurement, respectively. It is a graph. 実施例3におけるNH加熱処理済みGaN−ZnO粉末の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。6 is a graph showing a measurement result of an emission spectrum of NH 3 heat-treated GaN-ZnO powder in Example 3. 実施例4におけるNH加熱処理済みTiO−ZnO粉末のSEM像の撮像データであり、(a)は加熱処理温度が300℃、(b)は加熱処理温度が400℃、(c)は加熱処理温度が500℃の場合の撮像データである。An imaging data of an SEM image of the NH 3 heat-treated TiO 2 -ZnO powder in Example 4, (a) 300 ℃ heat treatment temperature is, (b) the heat treatment temperature is 400 ℃, (c) heating This is image data when the processing temperature is 500 ° C. 実施例4におけるNH加熱処理済みTiO−ZnO粉末の発光スペクトルの測定結果を示すグラフであり、(a)は加熱処理温度が300℃、(b)は加熱処理温度が400℃、(c)は加熱処理温度が500℃の場合の、発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。Example is a graph showing the measurement results of the emission spectrum of the NH 3 heat-treated TiO 2 -ZnO powder in 4, (a) heat treatment temperature is 300 ° C. is, (b) the heat treatment temperature is 400 ° C., (c ) Is a graph showing the measurement results of the emission spectrum when the heat treatment temperature is 500 ° C. 実施例5におけるN加熱処理済みTiO−ZnO粉末の発光スペクトルの測定結果を示すグラフであり、(a)は加熱処理温度が300℃、(b)は加熱処理温度が400℃、(c)は加熱処理温度が500℃の場合の、発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。Example is a graph showing the measurement results of the emission spectrum of N 2 precooked TiO 2 -ZnO powder in 5, (a) heat treatment temperature is 300 ° C. is, (b) the heat treatment temperature is 400 ° C., (c ) Is a graph showing the measurement results of the emission spectrum when the heat treatment temperature is 500 ° C. 実施例6〜7における、インクで印刷した二次元コードの平面図である。It is a top view of the two-dimensional code printed with the ink in Examples 6-7. 実施例6〜7における、測定時の温度が25℃の場合の、インク1〜4使用時の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the emission spectrum at the time of the temperature at the time of measurement in Examples 6-7 at the time of 25 degreeC at the time of ink 1-4 use. 実施例6のTiO−ZnO含有インクを使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフであり、(a)はインク1、(b)はインク2の場合のグラフである。Is a graph showing the measurement results of the emission spectrum in the case of using TiO 2 -ZnO-containing ink of Example 6, (a) ink 1, the (b) is a graph when the ink 2. 実施例7のZnO含有インクを使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフであり、(a)はインク3、(b)はインク4の場合のグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the emission spectrum at the time of using the ZnO containing ink of Example 7, (a) is the graph in the case of the ink 3, (b) is the graph in the case of the ink 4. FIG. 実施例8におけるN加熱処理済みTiO−ZnO粉末の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing an emission spectrum measurement result of N 2 heat-treated TiO 2 —ZnO powder in Example 8. 実施例6におけるNH加熱処理済みZnO粉末の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing an emission spectrum measurement result of NH 3 heat-treated ZnO powder in Example 6. 実施例10におけるインク2を使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the emission spectrum at the time of using the ink 2 in Example 10. FIG. 実施例11におけるインク4を使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing the measurement results of the emission spectrum when ink 4 in Example 11 is used.

本発明の温度可変光センサ素子は、少なくとも酸化亜鉛又は加熱処理された酸化亜鉛を含有する発光手段と、該発光手段の温度を調節する温調手段と、該発光手段に励起光を照射する励起手段とを備え、前記発光手段が、励起光照射時の温度に依存して異なる発光スペクトルを示すことを特徴とする。
また、本発明の温度可変光センサ素子は、少なくとも酸化亜鉛又は加熱処理された酸化亜鉛を含有する発光手段と、該発光手段の温度を調節する温調手段と、該発光手段に励起光を照射する励起手段とを備え、前記発光手段の発光強度が、励起光照射時の温度の上昇に伴い増大することを特徴とする。
本発明は、酸化亜鉛(以下、ZnOと略記する)の発光スペクトルが、励起光照射時における温度に依存して変化する、又はその発光強度が、励起光照射時の温度の上昇に伴い増大するという特性を利用して、温度可変光センサ素子として構成したものである。
The temperature variable optical sensor element of the present invention includes a light emitting means containing at least zinc oxide or heat-treated zinc oxide, a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the light emitting means, and an excitation for irradiating the light emitting means with excitation light. And the light emitting means exhibits a different emission spectrum depending on the temperature at the time of excitation light irradiation.
The temperature variable optical sensor element of the present invention includes a light emitting means containing at least zinc oxide or heat-treated zinc oxide, a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the light emitting means, and irradiating the light emitting means with excitation light. And a light emitting intensity of the light emitting means increases with an increase in temperature during excitation light irradiation.
In the present invention, the emission spectrum of zinc oxide (hereinafter abbreviated as ZnO) changes depending on the temperature at the time of excitation light irradiation, or the emission intensity increases as the temperature at the time of excitation light irradiation increases. This is used as a temperature variable optical sensor element.

ZnOは、例えば、半導体分野で通常使用されるもので良く、純度が99.9%以上のものが好ましく、99.99%以上のものがより好ましい。そして、酸化亜鉛の結晶の大きさ(平均粒径)は、3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。そして、1μm未満のナノ粒子でも良い。   For example, ZnO may be one usually used in the semiconductor field, and preferably has a purity of 99.9% or more, more preferably 99.99% or more. The zinc oxide crystal size (average particle size) is preferably 3 μm or less, and more preferably 2 μm or less. Nanoparticles smaller than 1 μm may be used.

ZnOは、加熱処理されたものでも良い。この場合、不活性ガス又はアンモニアガス共存下で加熱処理された酸化亜鉛が好ましい。前記不活性ガスは、通常使用されるもので良く、アルゴン(Ar)ガス等の希ガスや窒素(N)ガスが好ましく、Nガスがより好ましい。
加熱処理時の温度は、目的に応じて適宜選択すれば良いが、150〜650℃であることが好ましく、250〜550℃であることがより好ましい。このような範囲とすることで、励起光照射時の温度に依存した発光スペクトルの変化が一層明りょうとなる。
ZnOの加熱処理時の時間は、温度に応じて適宜調整すれば良いが、例えば、加熱温度が上記範囲内である場合には、通常0.5〜2時間程度で良い。
ZnO may be heat-treated. In this case, zinc oxide heat-treated in the presence of an inert gas or ammonia gas is preferred. The inert gas may be a commonly used gas, preferably a rare gas such as argon (Ar) gas or nitrogen (N 2 ) gas, and more preferably N 2 gas.
The temperature during the heat treatment may be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 150 to 650 ° C, and more preferably 250 to 550 ° C. By setting it as such a range, the change of the emission spectrum depending on the temperature at the time of excitation light irradiation becomes clearer.
The time during the heat treatment of ZnO may be appropriately adjusted according to the temperature. For example, when the heating temperature is within the above range, it may be usually about 0.5 to 2 hours.

例えば、NHガス共存下でZnOを加熱処理した場合、NHガスのH(水素)が活性化され、これによりZnO中のO(酸素)が還元されると考えられる。この時の特に好ましい加熱処理温度は、450〜550℃である。
このようにZnOを、高活性なガスの共存下で加熱処理することにより、O(酸素)の空孔欠陥の量を変化させ、発光スペクトルを一層明りょうに変化させることが可能になると考えられる。
For example, when the heat treatment of ZnO under NH 3 gas coexist, is H (hydrogen) activation of the NH 3 gas, thereby believed O in ZnO (oxygen) is reduced. A particularly preferable heat treatment temperature at this time is 450 to 550 ° C.
Thus, it is considered that the heat treatment of ZnO in the presence of a highly active gas can change the amount of O (oxygen) vacancy defects and change the emission spectrum more clearly. .

発光手段としては、前記ZnO以外に、さらに窒化ガリウム(以下、GaNと略記する)又は二酸化チタン(以下、TiOと略記する)を含有したものも、好ましいものとして例示できる。
この場合、GaNは、半導体分野で通常使用されるもので良く、純度が99.9%以上のものが好ましい。TiOは、例えば、市販品を使用できる。
As a light emitting means, in addition to ZnO, a material further containing gallium nitride (hereinafter abbreviated as GaN) or titanium dioxide (hereinafter abbreviated as TiO 2 ) can be exemplified as a preferable one.
In this case, GaN may be one normally used in the semiconductor field, and preferably has a purity of 99.9% or more. As TiO 2 , for example, a commercially available product can be used.

ZnO及びGaNを併用する場合には、「ZnOのモル数:GaNのモル数」は7:3〜3:7であることが好ましく、6:4〜4:6であることがより好ましい。
また、ZnO及びTiOを併用する場合には、「ZnOのモル数:TiOのモル数」は7:3〜3:7であることが好ましく、6:4〜4:6であることがより好ましい。
例えば、GaN又はTiOをZnOと併用した場合でも、NHガス共存下でZnOを加熱処理すると、上記と同様にZnO中のO(酸素)が還元されると考えられる。
When ZnO and GaN are used in combination, “the number of moles of ZnO: the number of moles of GaN” is preferably 7: 3 to 3: 7, and more preferably 6: 4 to 4: 6.
When ZnO and TiO 2 are used in combination, “the number of moles of ZnO: the number of moles of TiO 2 ” is preferably 7: 3 to 3: 7, and preferably 6: 4 to 4: 6. More preferred.
For example, even when GaN or TiO 2 is used in combination with ZnO, it is considered that when ZnO is heat-treated in the presence of NH 3 gas, O (oxygen) in ZnO is reduced as described above.

本発明において、発光手段は、本発明の効果を妨げない範囲内において、前記ZnO、GaN及びTiO以外に、その他の成分を含有していても良い。その他の成分は、目的に応じて適宜選択すれば良い。 In the present invention, the light emitting means may contain other components in addition to the ZnO, GaN, and TiO 2 within a range not impeding the effects of the present invention. Other components may be appropriately selected according to the purpose.

励起光照射時における発光手段の温度は、発光手段の構成や目的に応じて適宜調整すれば良い。通常は、15〜120℃であることが好ましく、20〜100℃であることがより好ましい。このような範囲とすることで、温度ごとの発光スペクトルや発光強度の変化が一層明りょうとなる。   What is necessary is just to adjust suitably the temperature of the light emission means at the time of excitation light irradiation according to the structure and objective of a light emission means. Usually, it is preferably 15 to 120 ° C, more preferably 20 to 100 ° C. By setting it as such a range, the change of the emission spectrum and emitted light intensity for every temperature becomes clearer.

発光手段は、その温度を目的に応じて任意に調節できるようにされていれば良く、その形態は特に限定されない。例えば、ZnO、必要に応じてGaN、TiO、前記その他の成分(以下、これらをまとめてZnO等と略記する)が、粉末の状態であるものでも良いし、ZnO等が分散液中に分散された状態のものでも良く、ZnO等の一部又は全部が溶液中に溶解された状態のものでも良い。さらに、前記分散液又は溶液を塗布及び乾燥してなる層の中に、ZnO等が含有された状態のものでも良い。 The light emitting means is not particularly limited as long as the temperature can be arbitrarily adjusted according to the purpose. For example, ZnO, if necessary, GaN, TiO 2 , and other components (hereinafter collectively referred to as ZnO or the like) may be in a powder state, or ZnO or the like is dispersed in the dispersion. It may be in a state of being made, or may be in a state in which a part or all of ZnO or the like is dissolved in the solution. Further, a layer in which ZnO or the like is contained in a layer formed by applying and drying the dispersion or solution may be used.

前記分散液又は溶液の液体成分は、水又は水溶性の液体であることが好ましい。そして、該水溶性の液体は、アルコールであることが好ましく、エタノールであることがより好ましい。   The liquid component of the dispersion or solution is preferably water or a water-soluble liquid. The water-soluble liquid is preferably alcohol, and more preferably ethanol.

前記分散液又は溶液を塗布及び乾燥してなる層を、基材上に形成することで、本発明の素子の取り扱い性を一層向上させることができ、用途を飛躍的に拡大できる。例えば、前記分散液又は溶液中に、さらに染料、顔料、バインダ等を含有させてインクとし、これを使用して文字やパターンを形成することも可能である。   By forming a layer formed by applying and drying the dispersion or solution on a substrate, the handleability of the element of the present invention can be further improved, and the application can be greatly expanded. For example, the dispersion or solution may further contain a dye, pigment, binder or the like to form an ink, which can be used to form characters or patterns.

前記分散液又は溶液を塗布する基材の材質は、目的に応じて任意に選択でき、各種樹脂類、金属類、合金類、紙類、木材類等、公知のものから選択すれば良い。また、基材の形状も目的に応じて任意に選択でき、板状、ブロック状、球状、棒状、又はこれら形状の二種以上が組み合わされてなる複合形状等、いずれでも良く、さらにこれらに限定されるものではない。   The material of the base material to which the dispersion or solution is applied can be arbitrarily selected according to the purpose, and may be selected from known materials such as various resins, metals, alloys, papers, and woods. In addition, the shape of the substrate can be arbitrarily selected according to the purpose, and may be any of a plate shape, a block shape, a spherical shape, a rod shape, or a composite shape in which two or more of these shapes are combined, and further limited thereto. Is not to be done.

また、インクとする場合には、インク中の前記その他の成分として、先に挙げたもの以外に、さらに樹脂、着色剤、充填剤、溶剤、各種安定剤などが挙げられるが、これらは、特にその種類が限定されるものではなく、従来のインク組成物で使用されているものであれば、そのまま使用できる。
樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、電子線硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂のいずれもが使用でき、例えば、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロース、セルロースアセテート、ウレタン系樹脂、ポリカーボネイト、環化ゴム、塩化ゴム、塩素化ポリオレフィン樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、尿素−メラミン系樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、アミノアルキッド樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂などを単独で又は混合して使用できる。
着色剤としては、各種染料、顔料などが使用できる。添加剤としては、ワックス、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、キレート化剤などが使用できる。
インク中における前記ZnO等の含有量は、インク中の固形分全量に対して0.005〜10質量%とされ、0.005質量%未満では発光強度が低すぎてその検出が困難になり、10質量%を超えると印刷適性が悪くなる。
また、インクは透明であることが好ましく、無色透明であることがより好ましい。ただし、ZnO等の配合量によっては、若干白濁することもある。
In addition, when the ink is used, as the other components in the ink, in addition to those listed above, resins, colorants, fillers, solvents, various stabilizers, and the like can be given. The kind is not limited and can be used as it is if it is used in a conventional ink composition.
As the resin, for example, any of thermosetting resin, thermoplastic resin, electron beam curable resin, and ultraviolet curable resin can be used. For example, acrylic resin, polyamide resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl Butyral, nitrocellulose, cellulose acetate, urethane resin, polycarbonate, cyclized rubber, chlorinated rubber, chlorinated polyolefin resin, melamine resin, urea resin, urea-melamine resin, epoxy resin, alkyd resin, amino alkyd resin, A rosin-modified maleic resin or the like can be used alone or in combination.
As the colorant, various dyes and pigments can be used. As additives, waxes, plasticizers, leveling agents, surfactants, dispersants, antifoaming agents, chelating agents and the like can be used.
The content of ZnO or the like in the ink is 0.005 to 10% by mass with respect to the total solid content in the ink, and if it is less than 0.005% by mass, the emission intensity is too low and the detection becomes difficult. When it exceeds 10 mass%, printability will worsen.
The ink is preferably transparent and more preferably colorless and transparent. However, depending on the amount of ZnO or the like, it may become slightly cloudy.

発光手段の温度を調節する温調手段は、特に限定されず、通常使用されるヒータ等で良い。ヒータとしては、取り扱い性及び汎用性に優れるものとして、ペルチェ素子を備えたものが例示できるが、これに限定されるものではない。   The temperature adjusting means for adjusting the temperature of the light emitting means is not particularly limited and may be a normally used heater or the like. Examples of the heater include those having a Peltier element as being excellent in handleability and versatility, but are not limited thereto.

発光手段に励起光を照射する励起手段は、レーザ光源等、公知のものから目的に応じて任意に選択できる。   The excitation means for irradiating the light emitting means with excitation light can be arbitrarily selected from known ones such as a laser light source according to the purpose.

発光手段は、適切な条件を選択することで、励起光照射時に、温度に依存して異なる発光スペクトルを示す。すなわち、フォトルミネッセンス(以下、PLと略記する)のスペクトルは、温度依存性を示す。ここで、「発光スペクトルが異なる」とは、「ピークパターンの変化及びピーク位置(波長)のシフトのいずれか一以上が生じる」ことを指す。これは、発光手段に含有されるZnO等の励起光照射時における発光スペクトルに、温度依存性があることによる。また、ZnO等の加熱処理の有無や方法の違い等に基づく状態の違いによっても、さらに異なる発光スペクトルを示す。   The light emitting means shows a different emission spectrum depending on the temperature upon irradiation with excitation light by selecting appropriate conditions. That is, the spectrum of photoluminescence (hereinafter abbreviated as PL) shows temperature dependence. Here, “the emission spectra are different” means that “one or more of a change in peak pattern and a shift in peak position (wavelength) occur”. This is due to the temperature dependence of the emission spectrum when irradiated with excitation light such as ZnO contained in the light emitting means. Further, even different emission spectra are shown depending on the state of the heat treatment such as ZnO or the difference in the state based on the method.

例えば、ZnOを単独で使用した場合と、GaN又はTiOと併用した場合とでは、加熱処理の有無によらず、励起光照射時の条件が同じでも、異なる発光スペクトルを示すことがある。
また、上記のいずれの場合においても、加熱処理時の温度等の条件が異なると、励起光照射時の温度が同じでも、異なる発光スペクトルを示すことがある。そして、特定のピークについて、励起光照射時の温度の上昇に伴って、強度を大きくできることがある。これまでに知られている発光素子では、励起光照射時に温度の上昇に伴って発光強度が減少して消光してしまうので、上記知見は新規なものである。
さらに、上記のいずれの場合においても、発光スペクトルの複数のピークの内、特定のピークだけ波長をシフトさせたり、強度を変化させたりできることがある。
このように、本発明は、発光スペクトルの温度依存性を利用して、発光手段を温度可変光センサとして機能させるものである。
For example, when ZnO is used alone and when it is used in combination with GaN or TiO 2 , different emission spectra may be exhibited even if the conditions at the time of excitation light irradiation are the same regardless of the presence or absence of heat treatment.
In any of the above cases, if the conditions such as the temperature during the heat treatment are different, even if the temperature during the excitation light irradiation is the same, a different emission spectrum may be exhibited. And about a specific peak, intensity | strength can be enlarged with the rise in temperature at the time of excitation light irradiation. In the light-emitting elements known so far, the emission intensity decreases as the temperature increases during excitation light irradiation, and the light is extinguished so that the above knowledge is novel.
Further, in any of the above cases, the wavelength may be shifted or the intensity may be changed by a specific peak among a plurality of peaks in the emission spectrum.
Thus, the present invention makes the light emitting means function as a temperature variable optical sensor by utilizing the temperature dependence of the emission spectrum.

本発明において、発光手段及び温調手段は、例えば、一体に構成されていても良いし、別々に構成されたものが、適宜組み合わされて配置されるようになっていても良い。好ましいものとしては、発光手段が基材上に保持され、該基材が温調手段に接触して又は接触せずに近傍に配置されるようになったものが例示できる。
そして、発光手段が基材上に保持されたもので好ましいものとしては、ZnO等を含有する分散液又は溶液、好ましくはインクにより、基材上に文字やパターンが形成されたものが例示できる。このようなものは、基材に特有の情報を付与したメモリ素子として好適である。
In the present invention, the light emitting means and the temperature adjusting means may be configured integrally, for example, or may be configured by appropriately combining those separately configured. Preferable examples include those in which the light emitting means is held on the base material and the base material is arranged in the vicinity with or without contact with the temperature control means.
A preferable example in which the light emitting means is held on the substrate is a material in which characters or patterns are formed on the substrate with a dispersion or solution containing ZnO or the like, preferably an ink. Such a thing is suitable as a memory element to which information peculiar to a substrate is given.

本発明の温度可変光センサ素子は、さらに、発光手段の発光スペクトルを検出する検出手段を備えることが好ましい。前記検出手段は、公知のもので良く、例えば、CCDカメラ等の光シグナルを検出する手段と、検出した光シグナルのスペクトルを解析する手段とを備えたものが例示できるが、これに限定されるものではない。   It is preferable that the temperature variable optical sensor element of the present invention further includes a detecting unit that detects an emission spectrum of the light emitting unit. The detection means may be a known one, and examples thereof include, but are not limited to, those provided with means for detecting a light signal such as a CCD camera and means for analyzing the spectrum of the detected light signal. It is not a thing.

本発明は、前記発光手段の発光素子としての機能を利用して、光通信用のデバイスに適用できる。さらに、それにとどまらず、例えば、発光手段の発光スペクトルを、異なる複数の温度で検出することにより、複数種類の発光スペクトルを取得し、これら発光スペクトルにおけるピークパターン、ピーク強度又は谷部強度の組み合わせから、基材に特有の情報を高精度に取得できるので、情報識別用のセンサとして特に好適である。   The present invention can be applied to a device for optical communication by utilizing the function of the light emitting means as a light emitting element. Furthermore, not only that, for example, by detecting the emission spectrum of the light emitting means at a plurality of different temperatures, a plurality of types of emission spectra are obtained, and from combinations of peak patterns, peak intensities or valley intensities in these emission spectra. Since information peculiar to the substrate can be obtained with high accuracy, it is particularly suitable as an information identification sensor.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
<ZnO粉末の発光スペクトルの測定(1)>
ZnO粉末(高純度化学社製、純度99.999%)について、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用してSEM像を撮像し、さらにX線回折(XRD)測定を行った。結果を図1に示す。図1のうち、(a)は撮像データ、(b)はX線回折パターンである。
[Example 1]
<Measurement of emission spectrum of ZnO powder (1)>
About ZnO powder (the high purity chemical company make, purity 99.999%), the SEM image was imaged using the scanning electron microscope (SEM), and also X-ray diffraction (XRD) measurement was performed. The results are shown in FIG. In FIG. 1, (a) is imaging data, and (b) is an X-ray diffraction pattern.

次いで、温調手段としてヒータを使用し、ZnO粉末の温度を変化させながら、該粉末にレーザを照射して発光スペクトルを測定した。測定には、He−Cdレーザ(波長325nm)を使用し、レーザスポットを直径1mmとし、検出手段として電荷結合素子(CCD)を使用して行った。その結果、波長390nm付近にピークが観測され、これは測定時の温度に依存して波長がシフトした。検出されたピークの波長と測定時の温度との関係を図2に示す。
図2から明らかなように、波長390nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴って長波長側へシフトすることが確認できた。
Next, a heater was used as a temperature control means, and the emission spectrum was measured by irradiating the powder with laser while changing the temperature of the ZnO powder. The measurement was performed using a He—Cd laser (wavelength: 325 nm), a laser spot having a diameter of 1 mm, and a charge coupled device (CCD) as detection means. As a result, a peak was observed near the wavelength of 390 nm, and the wavelength shifted depending on the temperature at the time of measurement. FIG. 2 shows the relationship between the wavelength of the detected peak and the temperature at the time of measurement.
As is clear from FIG. 2, it was confirmed that the peak near the wavelength of 390 nm shifted to the longer wavelength side as the measurement temperature increased.

[参考例1]
<GaN粉末の発光スペクトルの測定(1)>
GaN粉末(高純度化学社製、純度99.99%)について、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用してSEM像を撮像し、さらにX線回折(XRD)測定を行った。結果を図3に示す。図3のうち、(a)は撮像データ、(b)はX線回折パターンである。なお、Ga(純度99.99%)をNH雰囲気下、850℃で加熱処理することにより、別途GaN粉末を調製(調製品)し、これについてもX線回折パターンを測定したので、図3(b)にあわせて示す。
図3(b)から明らかなように、上記の別途調製したGaN粉末は、市販品と同様の回折パターンを示したことから、市販品と同様の品質であることが確認できた。なお、双方の回折パターンは強度が異なるが、これは測定に供した粉末の量の違いに基づくものである。
[Reference Example 1]
<Measurement of emission spectrum of GaN powder (1)>
About GaN powder (the high purity chemical company make, purity 99.99%), the SEM image was imaged using the scanning electron microscope (SEM), and also X-ray diffraction (XRD) measurement was performed. The results are shown in FIG. In FIG. 3, (a) is imaging data, and (b) is an X-ray diffraction pattern. Since GaN powder was separately prepared (prepared) by heat-treating Ga 2 O 3 (purity 99.99%) in an NH 3 atmosphere at 850 ° C., the X-ray diffraction pattern was also measured for this. FIG. 3B is also shown.
As apparent from FIG. 3B, the separately prepared GaN powder showed the same diffraction pattern as that of the commercially available product, so that it was confirmed that the quality was the same as that of the commercially available product. Both diffraction patterns have different intensities, but this is based on the difference in the amount of powder used for measurement.

次いで、ZnO粉末に代わりGaN粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様に発光スペクトルを測定した。この時の発光強度と測定時の温度との関係を図4に示す。
図4に示すように、発光強度は、測定温度の上昇に伴って大きくなる領域と小さくなる領域とがあった。また、発光スペクトルから、波長390nm付近及び670nm付近にピークが観測された。波長390nm付近のピークは測定温度の上昇に伴って強度が小さくなった。これは、温度の上昇に伴って、欠陥準位に捕獲される電子の確率が上昇したことによるものと考えられる。一方、波長670nm付近にピークが観測されたのは、欠陥によるものと考えられる。
Next, the emission spectrum was measured in the same manner as in Example 1 except that GaN powder was used instead of ZnO powder. FIG. 4 shows the relationship between the emission intensity at this time and the temperature at the time of measurement.
As shown in FIG. 4, the emission intensity has a region that increases and a region that decreases as the measurement temperature increases. From the emission spectrum, peaks were observed near wavelengths of 390 nm and 670 nm. The intensity of the peak around the wavelength of 390 nm decreased with increasing measurement temperature. This is considered to be due to an increase in the probability of electrons trapped in the defect level as the temperature increases. On the other hand, the peak observed in the vicinity of the wavelength of 670 nm is considered to be due to defects.

なお、図1(a)及び図3(a)より、ZnO粉末の粒子の大きさは1μm以下、GaN粉末の粒子の大きさは5μm程度であることが確認できた。また、ZnO粉末の結晶形は六方晶であるのに対し、GaN粉末の結晶形は一般的に言われている六方晶ではなく、ZnO粉末の方が、結晶性が良好であることが確認できた。図1(b)及び図3(b)より、X線回折パターンにおけるピークの半値幅は、GaN粉末よりもZnO粉末の方が狭いことからも、ZnO粉末の方が、結晶性が良好であることが明らかである。   From FIG. 1A and FIG. 3A, it was confirmed that the size of the ZnO powder particles was 1 μm or less and the size of the GaN powder particles was about 5 μm. In addition, while the crystal form of ZnO powder is hexagonal, the crystal form of GaN powder is not the hexagonal crystal generally referred to, and it can be confirmed that ZnO powder has better crystallinity. It was. From FIG. 1 (b) and FIG. 3 (b), the half width of the peak in the X-ray diffraction pattern is narrower in the ZnO powder than in the GaN powder. Therefore, the ZnO powder has better crystallinity. It is clear.

[参考例2]
<GaN粉末の発光スペクトルの測定(2)>
試料ホルダに大きさが5mm×5mmのカーボンテープを貼付し、これにGaN粉末(高純度化学社製、純度99.99%)を塗布した。そして、温調手段としてヒータを使用し、GaN粉末の温度を25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃及び90℃の8通りに調節し、それぞれの場合について、GaN粉末にレーザを照射して発光スペクトルを測定した。測定は、He−Cdレーザ(波長325nm)を使用し、レーザスポットを直径1mmとし、検出手段として電荷結合素子(CCD)を使用して行った。測定結果を図5に示す。
[Reference Example 2]
<Measurement of emission spectrum of GaN powder (2)>
A carbon tape having a size of 5 mm × 5 mm was applied to the sample holder, and GaN powder (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd., purity 99.99%) was applied thereto. Then, a heater is used as a temperature control means, and the temperature of the GaN powder is adjusted to 8 types of 25 ° C., 30 ° C., 40 ° C., 50 ° C., 60 ° C., 70 ° C., 80 ° C. and 90 ° C. The emission spectrum was measured by irradiating the GaN powder with a laser. The measurement was performed using a He—Cd laser (wavelength: 325 nm), a laser spot having a diameter of 1 mm, and a charge coupled device (CCD) as detection means. The measurement results are shown in FIG.

図5に示すように、波長500nm〜900nmに、空孔欠陥に起因するブロードなピークが観測された。波長400nm付近でも発光が観測されたが、空孔欠陥に起因するピークの強度よりも微小だった。また、測定温度に依存して発光強度が変化したが、ピークのシフトは観測されなかった。   As shown in FIG. 5, broad peaks due to vacancy defects were observed at wavelengths of 500 nm to 900 nm. Although light emission was observed even at a wavelength of around 400 nm, it was smaller than the intensity of the peak due to vacancy defects. Further, although the emission intensity changed depending on the measurement temperature, no peak shift was observed.

[実施例2]
<ZnO粉末の発光スペクトルの測定(2)>
試料ホルダに大きさが5mm×5mmのカーボンテープを貼付し、これにZnO粉末(高純度化学社製、純度99.999%)を塗布した。そして、温調手段としてヒータを使用し、ZnO粉末の温度を26℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃及び95℃の7通りに調節し、それぞれの場合について、ZnO粉末にレーザを照射して発光スペクトルを測定した。測定は、He−Cdレーザ(波長325nm)を使用し、レーザスポットを直径1mmとし、検出手段として電荷結合素子(CCD)を使用して行った。その結果、波長390nm付近にピークが観測され、これは測定時の温度に依存して波長がシフトした。測定結果を図6に示す。図6のうち、(a)は測定時の温度ごとの発光スペクトルの測定結果、(b)はピークの波長と測定時の温度との関係をそれぞれ示すグラフである。
[Example 2]
<Measurement of emission spectrum of ZnO powder (2)>
A carbon tape having a size of 5 mm × 5 mm was attached to the sample holder, and ZnO powder (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd., purity 99.999%) was applied thereto. Then, a heater is used as a temperature control means, and the temperature of the ZnO powder is adjusted to 7 types of 26 ° C, 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C, 60 ° C, 70 ° C, and 95 ° C. The emission spectrum was measured by irradiating laser. The measurement was performed using a He—Cd laser (wavelength: 325 nm), a laser spot having a diameter of 1 mm, and a charge coupled device (CCD) as detection means. As a result, a peak was observed near the wavelength of 390 nm, and the wavelength shifted depending on the temperature at the time of measurement. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 6, (a) is the measurement result of the emission spectrum for each temperature at the time of measurement, and (b) is a graph showing the relationship between the peak wavelength and the temperature at the time of measurement.

図6から明らかなように、波長390nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴って長波長側へシフトすることが確認できた。そのシフト量は、例えば、26℃と95℃との間で4nmであった。また、70℃と95℃との間では、ピークのシフト量はわずかであった。   As is clear from FIG. 6, it was confirmed that the peak near the wavelength of 390 nm shifted to the long wavelength side as the measurement temperature increased. The shift amount was 4 nm between 26 ° C. and 95 ° C., for example. Moreover, the peak shift amount was slight between 70 ° C. and 95 ° C.

[実施例3]
<NH加熱処理したGaN−ZnO粉末の発光スペクトルの測定>
GaN粉末に代わり、1気圧のNHガス雰囲気下、550℃で5時間加熱処理したGaN−ZnO粉末を使用したこと以外は、参考例2と同様に発光スペクトルを測定した。測定結果を図7に示す。なお、ZnO粉末
としては実施例1と同じもの、GaN粉末としては参考例2と同じものをそれぞれ使用した。
[Example 3]
<Measurement of emission spectrum of NH 3 heat-treated GaN-ZnO powder>
The emission spectrum was measured in the same manner as in Reference Example 2 except that GaN-ZnO powder heat-treated at 550 ° C. for 5 hours was used instead of GaN powder in an NH 3 gas atmosphere of 1 atm. The measurement results are shown in FIG. The same ZnO powder as in Example 1 was used, and the same GaN powder as in Reference Example 2 was used.

GaN−ZnO粉末の発光スペクトルは、GaN及びZnOの両方の発光スペクトルを反映したものであったが、GaNの発光強度が小さいため、図7では、これが明確には認められない。
一方、図7から明らかなように、波長780nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴い、強度に大きな差は生じなかったが、長波長側へシフトし、そのシフト量は、例えば、25℃と70℃との間で6.8nmであった。
The emission spectrum of the GaN-ZnO powder reflects the emission spectra of both GaN and ZnO. However, since the emission intensity of GaN is small, this is not clearly recognized in FIG.
On the other hand, as is clear from FIG. 7, the peak near the wavelength of 780 nm did not cause a large difference in intensity as the measurement temperature increased, but shifted to the longer wavelength side, and the shift amount was, for example, 25 ° C. And 6.8 nm between 70 ° C. and 70 ° C.

[実施例4]
<NH加熱処理したTiO−ZnO粉末の発光スペクトルの測定>
TiO−ZnO粉末(TiOのモル数:ZnOのモル数=1:1)を、1気圧のNHガス雰囲気下で300℃(実施例4−1)、400℃(実施例4−2)又は500℃(実施例4−3)でそれぞれ1時間加熱処理した。TiO粉末としては、高純度化学社製の純度99.99%のものを使用し、ZnO粉末としては、実施例1と同じものを使用した。次いで、走査型電子顕微鏡(SEM)の試料ホルダに、大きさが5mm×5mmのカーボンテープを貼付し、これに前記NH処理済みTiO−ZnO粉末を塗布した。そして、温度25℃、加速電圧5.0KV、倍率10000倍の条件で、前記NH処理済みTiO−ZnO粉末のSEM像を撮像した。取得した撮像データを図8に示す。図8のうち(a)は加熱処理温度が300℃、(b)は加熱処理温度が400℃、(c)は加熱処理温度が500℃の場合の撮像データである。
[Example 4]
<Measurement of emission spectrum of NH 3 heat-treated TiO 2 -ZnO powder>
TiO 2 —ZnO powder (number of moles of TiO 2 : number of moles of ZnO = 1: 1) was 300 ° C. (Example 4-1) and 400 ° C. (Example 4-2) in an NH 3 gas atmosphere of 1 atm. ) Or 500 ° C. (Example 4-3), respectively, for 1 hour. As the TiO 2 powder, one having a purity of 99.99% manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd. was used, and the same one as in Example 1 was used as the ZnO powder. Next, a carbon tape having a size of 5 mm × 5 mm was attached to a sample holder of a scanning electron microscope (SEM), and the NH 3 -treated TiO 2 —ZnO powder was applied thereto. Then, an SEM image of the NH 3 -treated TiO 2 —ZnO powder was taken under the conditions of a temperature of 25 ° C., an acceleration voltage of 5.0 KV, and a magnification of 10,000 times. The acquired imaging data is shown in FIG. 8A shows imaging data when the heat treatment temperature is 300 ° C., FIG. 8B shows the heat treatment temperature of 400 ° C., and FIG. 8C shows the image data when the heat treatment temperature is 500 ° C.

図8から明らかなように、粉末の形状に、温度による差は認められなかった。ただし、加熱処理温度が300℃及び400℃の場合には、粉末の色に大差は無くいずれも銀白色であったが、加熱処理温度が500℃の場合には、粉末の色が銀灰色であり、顕著に変色していた。   As is apparent from FIG. 8, no difference due to temperature was observed in the powder shape. However, when the heat treatment temperature was 300 ° C. and 400 ° C., the powder color was not much different and both were silver white, but when the heat treatment temperature was 500 ° C., the powder color was silver gray. It was noticeably discolored.

次いで、エネルギー分散X線分光(EDX)測定装置を使用して、前記NH処理済みTiO−ZnO粉末の元素濃度を測定し、組成を分析した。分析結果を表1に示す。
表1から明らかなように、加熱処理温度が300℃の場合よりも400℃及び500℃の場合の方が、Ti、Znの濃度が顕著に減少しており、かつN、Oの濃度が顕著に増加していた。
Next, using an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) measuring device, the element concentration of the NH 3 -treated TiO 2 —ZnO powder was measured, and the composition was analyzed. The analysis results are shown in Table 1.
As is clear from Table 1, the concentrations of Ti and Zn are remarkably reduced and the concentrations of N and O are more remarkable when the heat treatment temperature is 400 ° C. and 500 ° C. than when the heat treatment temperature is 300 ° C. Had increased.

次いで、試料ホルダに大きさが5mm×5mmのカーボンテープを貼付し、これに前記NH加熱処理済みTiO−ZnO粉末を塗布した。そして、温調手段としてヒータを使用し、前記粉末の温度を25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃及び90℃の8通りに調節し、それぞれの場合について、前記粉末にレーザを照射して発光スペクトルを測定した。測定は、He−Cdレーザ(波長325nm)を使用し、レーザスポットを直径1mmとし、検出手段として電荷結合素子(CCD)を使用して行った。測定結果を図9に示す。図9のうち(a)は加熱処理温度が300℃、(b)は加熱処理温度が400℃、(c)は加熱処理温度が500℃の場合の、発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。なお、加熱処理温度によらず、NH処理済みTiO−ZnO粉末の塗布量を一定とすることはできなかったため、加熱処理温度ごとに発光ピークの波長を比較することにした。 Next, a carbon tape having a size of 5 mm × 5 mm was attached to the sample holder, and the NH 3 heat-treated TiO 2 —ZnO powder was applied thereto. Then, a heater is used as a temperature control means, and the temperature of the powder is adjusted to 8 types of 25 ° C, 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C, 60 ° C, 70 ° C, 80 ° C and 90 ° C. The powder was irradiated with a laser to measure an emission spectrum. The measurement was performed using a He—Cd laser (wavelength: 325 nm), a laser spot having a diameter of 1 mm, and a charge coupled device (CCD) as detection means. The measurement results are shown in FIG. 9A is a graph showing the emission spectrum measurement results when the heat treatment temperature is 300 ° C., FIG. 9B is the heat treatment temperature 400 ° C., and FIG. 9C is the heat treatment temperature 500 ° C. . In addition, since the application amount of the NH 3 -treated TiO 2 —ZnO powder could not be made constant regardless of the heat treatment temperature, it was decided to compare the wavelength of the emission peak for each heat treatment temperature.

図9から明らかなように、加熱処理温度によって発光スペクトルが異なっており、特に、加熱処理温度が500℃の場合と、300℃及び400℃の場合とでは大きな違いが認められた。具体的には以下の通りである。   As is apparent from FIG. 9, the emission spectrum varies depending on the heat treatment temperature. In particular, a large difference was observed between the heat treatment temperature of 500 ° C. and the cases of 300 ° C. and 400 ° C. Specifically, it is as follows.

加熱処理温度が300℃の場合、波長550nm付近、630nm付近及び713nm付近にそれぞれピークが観測された。波長550nm付近のピークは、ZnOのO(酸素)の空孔欠陥に起因するものである。
一方、加熱処理温度が400℃の場合、波長543nm付近及び730nm付近にそれぞれピークが観測された。波長543nm付近のピークは、上記と同様にO(酸素)の空孔欠陥に起因するものである。このように、630nm付近にはピークが認められない点で、加熱処理温度が300℃の場合と異なっていた。
ただし、300℃及び400℃のいずれの温度においても、測定温度の上昇に伴い、各ピークの強度は小さくなった。
また、300℃及び400℃のいずれの温度においても、波長600nm付近には、発光スペクトルの谷が観測されたが、ピーク強度に対するこの谷部分の発光強度の相対的な大きさは、300℃の場合の方が400℃の場合よりも大きかった。
When the heat treatment temperature was 300 ° C., peaks were observed at wavelengths near 550 nm, 630 nm, and 713 nm, respectively. The peak in the vicinity of the wavelength of 550 nm is attributed to an O (oxygen) vacancy defect of ZnO.
On the other hand, when the heat treatment temperature was 400 ° C., peaks were observed at wavelengths near 543 nm and 730 nm, respectively. The peak near the wavelength of 543 nm is caused by O (oxygen) vacancy defects as described above. Thus, it was different from the case where the heat treatment temperature was 300 ° C. in that no peak was observed near 630 nm.
However, at any temperature of 300 ° C. and 400 ° C., the intensity of each peak decreased as the measurement temperature increased.
In addition, at any temperature of 300 ° C. and 400 ° C., a valley of the emission spectrum was observed in the vicinity of the wavelength of 600 nm. The relative magnitude of the emission intensity of this valley portion with respect to the peak intensity is 300 ° C. The case was larger than the case of 400 ° C.

これらに対して、加熱処理温度が500℃の場合には、O(酸素)の空孔欠陥に起因する波長540nm付近のピークは、測定時の温度上昇に伴い、強度が大きくなった。さらに、波長570nmよりも長波長側にはピークが観測されなかった。したがって、300℃及び400℃の場合に観測された、波長600nm付近の発光スペクトルの谷も観測されなかった。そして、加熱処理温度が500℃の場合に、粉末が顕著に変色していた。   On the other hand, when the heat treatment temperature was 500 ° C., the intensity of the peak near the wavelength of 540 nm due to the O (oxygen) vacancy defect increased as the temperature increased during measurement. Furthermore, no peak was observed on the longer wavelength side than the wavelength of 570 nm. Therefore, the valley of the emission spectrum near the wavelength of 600 nm observed at 300 ° C. and 400 ° C. was not observed. When the heat treatment temperature was 500 ° C., the powder was noticeably discolored.

[実施例5]
<N加熱処理したTiO−ZnO粉末の発光スペクトルの測定(1)>
TiO−ZnO粉末を、NHガス雰囲気下に代え、Nガス雰囲気下で加熱処理したこと以外は、実施例4と同様にTiO−ZnO粉末の発光スペクトルを測定した。測定結果を図10に示す。図10のうち(a)は加熱処理温度が300℃、(b)は加熱処理温度が400℃、(c)は加熱処理温度が500℃の場合の、発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。
[Example 5]
<Measurement of emission spectrum of N 2 heat-treated TiO 2 —ZnO powder (1)>
The TiO 2 -ZnO powder, NH 3 instead of the gas atmosphere, except that heat treatment under N 2 gas atmosphere, the emission spectrum was measured of TiO 2 -ZnO powder as in Example 4. The measurement results are shown in FIG. 10A is a graph showing the emission spectrum measurement results when the heat treatment temperature is 300 ° C., FIG. 10B is the heat treatment temperature 400 ° C., and FIG. 10C is the heat treatment temperature 500 ° C. .

図10から明らかなように、加熱処理温度によって発光スペクトルが異なっており、特に、加熱処理温度が400℃の場合と、300℃及び500℃の場合とでは大きな違いが認められた。具体的には以下の通りである。   As is clear from FIG. 10, the emission spectrum varies depending on the heat treatment temperature, and in particular, a large difference was observed between the heat treatment temperature of 400 ° C. and the cases of 300 ° C. and 500 ° C. Specifically, it is as follows.

加熱処理温度が300℃の場合、波長540nm付近、622nm付近及び714nm付近にそれぞれピークが観測された。波長540nm付近のピークは、ZnOのO(酸素)の空孔欠陥に起因するものである。そして、この時の発光スペクトルは、実施例4の加熱処理温度が300℃の場合と同様のパターンであった。
一方、加熱処理温度が500℃の場合、波長540nm付近、620nm付近及び716nm付近にそれぞれピークが観測された。波長540nm付近のピークは、上記と同様にO(酸素)の空孔欠陥に起因するものである。そして、この時の発光スペクトルは、上記の加熱処理温度が300℃の場合と同様のパターンであった。
また、加熱処理温度が300℃の場合には、測定温度の上昇に伴い、概ね各ピークの強度は小さくなったが、加熱処理温度が500℃の場合には、特に波長540nm付近のピークで、測定温度の上昇に伴い、ピークの強度が増大する温度範囲の存在が認められた。
When the heat treatment temperature was 300 ° C., peaks were observed at wavelengths near 540 nm, 622 nm, and 714 nm, respectively. The peak in the vicinity of the wavelength of 540 nm is attributed to O (oxygen) vacancy defects in ZnO. And the emission spectrum at this time was the same pattern as the case where the heat processing temperature of Example 4 was 300 degreeC.
On the other hand, when the heat treatment temperature was 500 ° C., peaks were observed at wavelengths near 540 nm, 620 nm, and 716 nm, respectively. The peak around the wavelength of 540 nm is caused by O (oxygen) vacancy defects as described above. And the emission spectrum at this time was the same pattern as the case where said heat processing temperature was 300 degreeC.
In addition, when the heat treatment temperature is 300 ° C., the intensity of each peak is generally reduced as the measurement temperature is increased. However, when the heat treatment temperature is 500 ° C., particularly at a peak near a wavelength of 540 nm, The presence of a temperature range in which the intensity of the peak increases as the measurement temperature increases was observed.

これらに対して、加熱処理温度が400℃の場合には、波長545nm付近及び703nm付近にそれぞれピークが観測された。波長545nm付近のピークは、ZnOのO(酸素)の空孔欠陥に起因するものである。また、波長703nm付近のピークは、上記の加熱処理温度が300℃及び500℃の場合の714nm付近及び716nm付近のピークよりも低波長側であり、実施例4の加熱処理温度が300℃及び400℃の場合の波長713nm付近及び730nm付近のピークよりも、同様に低波長側であった。各ピークの強度は、加熱処理温度が300℃の場合と同様に、測定温度の上昇に伴い概ね小さくなった。
また、300℃、400℃及び500℃のいずれの温度においても、波長600nm付近に発光スペクトルの谷が観測されたが、ピーク強度に対するこの谷部分の発光強度の相対的な差は、400℃の場合が300℃及び500℃の場合よりも大きかった。
On the other hand, when the heat treatment temperature was 400 ° C., peaks were observed near wavelengths of 545 nm and 703 nm, respectively. The peak in the vicinity of the wavelength of 545 nm is attributed to an O (oxygen) vacancy defect of ZnO. The peaks near the wavelength of 703 nm are on the lower wavelength side than the peaks near 714 nm and 716 nm when the above heat treatment temperatures are 300 ° C. and 500 ° C., and the heat treatment temperatures of Example 4 are 300 ° C. and 400 ° C. Similarly, it was on the lower wavelength side than the peaks near the wavelengths of 713 nm and 730 nm in the case of ° C. Similar to the case where the heat treatment temperature was 300 ° C., the intensity of each peak generally decreased as the measurement temperature increased.
In addition, at any temperature of 300 ° C., 400 ° C., and 500 ° C., a valley of the emission spectrum was observed in the vicinity of the wavelength of 600 nm. The relative difference of the emission intensity of this valley portion with respect to the peak intensity was 400 ° C. The cases were larger than those at 300 ° C and 500 ° C.

[実施例6〜7]
<TiO−ZnO含有インク及びZnO含有インクの発光スペクトルの測定(1)>
以下に示すTiO−ZnO含有インク(実施例6、二種類:インク1〜2)及びZnO含有インク(実施例7、二種類:インク3〜4)を調製し、これらを使用して図11に示す二次元コードを紙上に印刷した。図11は、インクで印刷した二次元コードの平面図であり、黒塗り部分が印刷部である。なお、TiO−ZnO粉末としては、実施例4で使用したものと同じものを使用し、ZnO粉末としては、実施例1で使用したものと同じものを使用した。
[Examples 6 to 7]
<Measurement of emission spectrum of TiO 2 —ZnO-containing ink and ZnO-containing ink (1)>
The following TiO 2 —ZnO-containing inks (Example 6, two types: inks 1 to 2) and ZnO-containing inks (Example 7, two types: inks 3 to 4) were prepared and used, and FIG. The two-dimensional code shown in FIG. FIG. 11 is a plan view of a two-dimensional code printed with ink, and a black portion is a printing unit. In addition, as the TiO 2 —ZnO powder, the same one as used in Example 4 was used, and as the ZnO powder, the same one as used in Example 1 was used.

(インクの調製)
以下の組成から成るインク1〜4を調製した。
硝化綿(SNPE社製 S1/4(N.V.70%)) 25質量部
可塑剤(大日本インキ社製 エポホイザーW−100EL) 6質量部
可塑剤(大日本インキ社製 モノホイザーATBC) 1質量部
酢酸エチル 30質量部
トルエン 30質量部
イソプロピルアルコール 7質量部
ZnO粉末、又はTiO−ZnO粉末 1〜2質量部
なお、ZnO粉末、又はTiO−ZnO粉末の含有量は、インク1〜4において、以下の通りとした。
インク1:TiO−ZnO粉末を1質量部
インク2:TiO−ZnO粉末を2質量部
インク3:ZnO粉末を1質量部
インク4:ZnO粉末を2質量部
(Preparation of ink)
Inks 1 to 4 having the following compositions were prepared.
Nitrified cotton (S1 / 4 (N.V. 70%) manufactured by SNPE) 25 parts by mass Plasticizer (Epo-Heiser W-100EL manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) 6 parts by mass Plasticizer (Mono-Heiser ATBC manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) 1 mass Part Ethyl acetate 30 parts by mass Toluene 30 parts by mass Isopropyl alcohol 7 parts by mass ZnO powder or TiO 2 -ZnO powder 1-2 parts by mass In addition, the content of ZnO powder or TiO 2 -ZnO powder in the inks 1-4 It was as follows.
Ink 1: TiO 2 -ZnO powder 1 part by weight Ink 2: TiO 2 -ZnO powder 2 parts by weight Ink 3: ZnO powder 1 part by weight Ink 4: ZnO powder 2 parts by weight

次いで、前記二次元コードを試料ホルダに貼付し、温調手段としてヒータを使用して、前記二次元コードの温度を25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃及び90℃の8通りに調節し、それぞれの場合について、図11に示す切り出しシンボルの1mm角部位に、レーザを照射して発光スペクトルを測定した。測定は、He−Cdレーザ(波長325nm)を使用し、レーザスポットを直径1mmとし、検出手段として電荷結合素子(CCD)を使用して行った。測定結果を図12〜14に示す。図12は、実施例6〜7における、測定時の温度が25℃の場合の、インク1〜4使用時の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。また、図13は、実施例6のTiO−ZnO含有インクを使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフであり、(a)はインク1、(b)はインク2の場合のグラフである。また、図14は、実施例7のZnO含有インクを使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフであり、(a)はインク3、(b)はインク4の場合のグラフである。 Next, the two-dimensional code is affixed to a sample holder, a heater is used as a temperature control means, and the temperature of the two-dimensional code is 25 ° C, 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C, 60 ° C, 70 ° C, 80 ° C. In each case, the emission spectrum was measured by irradiating a 1 mm square part of the cut-out symbol shown in FIG. 11 with a laser. The measurement was performed using a He—Cd laser (wavelength: 325 nm), a laser spot having a diameter of 1 mm, and a charge coupled device (CCD) as detection means. The measurement results are shown in FIGS. FIG. 12 is a graph showing measurement results of emission spectra when using inks 1 to 4 when the temperature at the time of measurement is 25 ° C. in Examples 6 to 7. FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the emission spectrum when using the TiO 2 —ZnO-containing ink of Example 6, where (a) is a graph for ink 1 and (b) is a graph for ink 2. is there. FIG. 14 is a graph showing the measurement results of the emission spectrum when using the ZnO-containing ink of Example 7, wherein (a) is a graph for ink 3 and (b) is a graph for ink 4.

図12から明らかなように、インク1〜4の発光スペクトルは、いずれも同様のパターンを示し、波長390nm付近及び785nm付近に鋭いピークが観測された。また、波長450〜700nmにはブロードなピークが観測された。波長390nm付近における発光強度は、実施例7のZnO含有インクの方が、実施例6のTiO−ZnO含有インクよりも大きく、インク4が最も大きかった。このように、インク1〜4の発光スペクトルが同様のパターンであることから、TiO−ZnOとZnOとは発光機構が同じであると推測された。 As is clear from FIG. 12, the emission spectra of the inks 1 to 4 all showed the same pattern, and sharp peaks were observed near the wavelengths of 390 nm and 785 nm. In addition, a broad peak was observed at a wavelength of 450 to 700 nm. The emission intensity in the vicinity of a wavelength of 390 nm was larger in the ZnO-containing ink of Example 7 than in the TiO 2 -ZnO-containing ink of Example 6, and the ink 4 was the largest. Thus, since the emission spectra of the inks 1 to 4 have the same pattern, it was estimated that TiO 2 —ZnO and ZnO have the same emission mechanism.

また、図13から明らかなように、実施例6のTiO−ZnO含有インクを使用した場合、(a)インク1及び(b)インク2のいずれにおいても、波長785nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴い、強度に大きな差は生じなかったが、長波長側へシフトし、そのシフト量は、例えば、25℃と70℃との間で12.3nmであった。これに対して、その他のピークは、測定温度の上昇に伴う明確なシフトは観測されなかった。なお、図13(a)及び(b)のいずれにおいても、波長880nm付近にピークが観測され、図13(b)では特にその強度が大きいが、これは、レーザ光源を切り替えた時に生じた光軸のずれに起因するノイズである。 As is clear from FIG. 13, when the TiO 2 —ZnO-containing ink of Example 6 was used, the peak around the wavelength of 785 nm was measured at the measured temperature in both (a) Ink 1 and (b) Ink 2. Although there was no significant difference in the intensity with the increase in, the shift to the long wavelength side was performed, and the shift amount was 12.3 nm between 25 ° C. and 70 ° C., for example. On the other hand, in other peaks, no clear shift was observed as the measured temperature increased. 13A and 13B, a peak is observed in the vicinity of the wavelength of 880 nm, and the intensity is particularly large in FIG. 13B. This is the light generated when the laser light source is switched. This is noise due to the axis deviation.

また、図14から明らかなように、実施例7のZnO含有インクを使用した場合、(a)インク3においては、実施例6と同様に、波長785nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴い、強度に大きな差は生じなかったが、長波長側へシフトし、そのシフト量は、例えば、25℃と70℃との間で12.3nmであった。これに対して、その他のピークは、測定温度の上昇に伴う明確なシフトは観測されなかった。一方、(b)インク4においても、インク3と同様の結果が得られたが、波長785nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴う長波長側へシフト量が、例えば、25℃と70℃との間で7.8nmであった。   As is clear from FIG. 14, when the ZnO-containing ink of Example 7 was used, (a) In ink 3, as in Example 6, the peak near the wavelength of 785 nm was accompanied by an increase in the measurement temperature. Although there was no great difference in intensity, the intensity shifted to the longer wavelength side, and the shift amount was 12.3 nm between 25 ° C. and 70 ° C., for example. On the other hand, in other peaks, no clear shift was observed as the measured temperature increased. On the other hand, in (b) Ink 4, the same result as in Ink 3 was obtained, but the peak in the vicinity of the wavelength of 785 nm was shifted to the longer wavelength side with the increase in measurement temperature, for example, 25 ° C. and 70 ° C. And 7.8 nm.

[実施例8]
<N加熱処理したTiO−ZnO粉末の発光スペクトルの測定(2)>
実施例6で使用したTiO−ZnO粉末を使用し、そのNガス雰囲気下での加熱処理の温度を500℃のみとし、発光スペクトル測定時の温度の下限値を、25℃に代わり26℃としたこと以外は、実施例5と同様にTiO−ZnO粉末の発光スペクトルを測定した。測定結果を図15に示す。
[Example 8]
<Measurement of emission spectrum of N 2 heat-treated TiO 2 —ZnO powder (2)>
The TiO 2 —ZnO powder used in Example 6 was used, the temperature of the heat treatment in the N 2 gas atmosphere was only 500 ° C., and the lower limit of the temperature at the time of emission spectrum measurement was 26 ° C. instead of 25 ° C. Except for the above, the emission spectrum of the TiO 2 —ZnO powder was measured in the same manner as in Example 5. The measurement results are shown in FIG.

図15から明らかなように、発光スペクトルのピークの位置は、図12〜13に示す実施例6のTiO−ZnO含有インクの場合と同様であった。一方、TiO−ZnO粉末を加熱処理することで、実施例6と比較すると、波長550nm付近のピークは、その他のピークよりも強度が大きくなった。また、波長780nm付近のピークは、測定温度が高い場合には、観測されなかった。 As is clear from FIG. 15, the position of the peak of the emission spectrum was the same as that of the TiO 2 —ZnO-containing ink of Example 6 shown in FIGS. On the other hand, when the TiO 2 —ZnO powder was heat-treated, when compared with Example 6, the peak near the wavelength of 550 nm was higher in intensity than the other peaks. In addition, a peak near a wavelength of 780 nm was not observed when the measurement temperature was high.

[実施例9]
<NH加熱処理したZnO粉末の発光スペクトルの測定>
NH加熱処理したTiO−ZnO粉末に代わり、1気圧のNHガス雰囲気下、500℃で1時間加熱処理したZnO粉末を使用したこと以外は、実施例4と同様に発光スペクトルを測定した。測定結果を図16に示す。なお、ZnO粉末としては、実施例1と同じものを使用した。
[Example 9]
<NH 3 Measurement of the emission spectrum of the heat-treated ZnO powder>
The emission spectrum was measured in the same manner as in Example 4 except that instead of NH 3 heat-treated TiO 2 —ZnO powder, ZnO powder heat-treated at 500 ° C. for 1 hour in an NH 3 gas atmosphere of 1 atm was used. . The measurement results are shown in FIG. In addition, the same thing as Example 1 was used as ZnO powder.

図16から明らかなように、発光スペクトルのピークの位置とその測定温度によるシフトの様子は、図12及び14に示す実施例7のZnO含有インクの場合と同様であった。一方、ZnO粉末を加熱処理することで、実施例7と比較すると、波長700nm付近のピークの強度が大きくなった。   As is clear from FIG. 16, the position of the peak of the emission spectrum and the state of the shift depending on the measured temperature were the same as in the case of the ZnO-containing ink of Example 7 shown in FIGS. On the other hand, by heating the ZnO powder, the intensity of the peak near the wavelength of 700 nm was increased as compared with Example 7.

一方、図15〜16から明らかなように、実施例8及び9の発光スペクトルは、互いに対称的なパターンを示した。実施例8では、加熱処理を不活性ガスであるNガス雰囲気下で行ったのに対し、実施例9では高活性なNHガス雰囲気下で行っており、これに起因するO(酸素)の空孔欠陥の量の違いが、このような発光スペクトルの違いに反映されていると推測される。 On the other hand, as is clear from FIGS. 15 to 16, the emission spectra of Examples 8 and 9 showed patterns symmetrical to each other. In Example 8, the heat treatment was performed in an N 2 gas atmosphere as an inert gas, whereas in Example 9, the heat treatment was performed in a highly active NH 3 gas atmosphere, resulting in O (oxygen). It is presumed that the difference in the amount of vacancy defects is reflected in such a difference in emission spectrum.

[実施例10〜11]
<TiO−ZnO含有インク及びZnO含有インクの発光スペクトルの測定(2)>
実施例6におけるインク2を使用して、図11に示す二次元コードを、紙に代わり、カーボン薄膜を積層した紙の紙面上に印刷したこと以外は、実施例6と同様に、8通りの温度で発光スペクトルを測定した(実施例10)。なお、カーボン薄膜を積層した紙は、通常の紙とは異なり、電荷を逃がす効果を有するので、発光スペクトルの測定精度を向上させることが期待できるものである。
また、実施例7におけるインク4を使用して、図11に示す二次元コードを、紙に代わり、カーボン薄膜を積層した紙の紙面上に印刷したこと以外は、実施例7と同様に、8通りの温度で発光スペクトルを測定した(実施例11)。
測定結果を図17〜18に示す。図17は、実施例10のTiO−ZnO含有インク(インク2)を使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフであり、図18は、実施例11のZnO含有インク(インク4)を使用した場合の発光スペクトルの測定結果を示すグラフである。
[Examples 10 to 11]
<Measurement of emission spectrum of TiO 2 —ZnO-containing ink and ZnO-containing ink (2)>
Except for using the ink 2 in Example 6 and printing the two-dimensional code shown in FIG. 11 on the paper surface of the paper on which the carbon thin film was laminated instead of paper, there were 8 ways as in Example 6. The emission spectrum was measured at temperature (Example 10). Note that the paper on which the carbon thin film is laminated has an effect of releasing electric charges, unlike ordinary paper, so that it can be expected to improve the measurement accuracy of the emission spectrum.
Further, in the same manner as in Example 7, except that the two-dimensional code shown in FIG. 11 was printed on the paper surface of the paper laminated with the carbon thin film using the ink 4 in Example 7, the same as in Example 7. The emission spectrum was measured at the same temperature (Example 11).
The measurement results are shown in FIGS. FIG. 17 is a graph showing the measurement results of the emission spectrum when using the TiO 2 —ZnO-containing ink (ink 2) of Example 10, and FIG. 18 shows the ZnO-containing ink (ink 4) of Example 11. It is a graph which shows the measurement result of the emission spectrum at the time of using.

図17から明らかなように、実施例10のインク2を使用した場合の発光スペクトルは、図13(b)に示す、実施例6のインク2を使用した場合の発光スペクトルと、同様のピーク位置を示した。ただし、図13(b)で観測された波長880nm付近のノイズは観測されなかった。
また、実施例6の場合と同様に、波長780nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴い、強度に大きな差は生じなかったが、長波長側へシフトし、そのシフト量は、例えば、25℃と90℃との間で14nm(783.5nm−769.5nm)であった。これに対して、その他のピークは、測定温度の上昇に伴う明確なシフトは観測されなかった。
As is clear from FIG. 17, the emission spectrum when using the ink 2 of Example 10 is the same peak position as the emission spectrum when using the ink 2 of Example 6 shown in FIG. 13B. showed that. However, no noise near the wavelength of 880 nm observed in FIG. 13B was observed.
Further, as in the case of Example 6, the peak near the wavelength of 780 nm did not cause a large difference in intensity as the measurement temperature increased, but shifted to the longer wavelength side, and the shift amount was, for example, 25 It was 14 nm (783.5 nm-769.5 nm) between 0 degreeC and 90 degreeC. On the other hand, in other peaks, no clear shift was observed as the measured temperature increased.

一方、図18から明らかなように、実施例11のインク4を使用した場合の発光スペクトルは、図14(b)に示す、実施例7のインク4を使用した場合の発光スペクトルと、同様のピーク位置を示した。
また、実施例7の場合と同様に、波長785nm付近のピークは、測定温度の上昇に伴い、強度に大きな差は生じなかったが、長波長側へシフトし、そのシフト量は、例えば、25℃と90℃との間で11nm(794.7nm−783.7nm)であった。これに対して、その他のピークは、測定温度の上昇に伴う明確なシフトは観測されなかった。
On the other hand, as is clear from FIG. 18, the emission spectrum when the ink 4 of Example 11 is used is the same as the emission spectrum when the ink 4 of Example 7 shown in FIG. 14B is used. The peak position is shown.
Further, as in the case of Example 7, the peak near the wavelength of 785 nm did not cause a large difference in intensity as the measurement temperature increased, but shifted to the longer wavelength side, and the shift amount was, for example, 25 It was 11 nm (794.7 nm-783.7 nm) between 0 degreeC and 90 degreeC. On the other hand, in other peaks, no clear shift was observed as the measured temperature increased.

本発明は、光通信用のデバイス、情報識別用のセンサ等、発光素子としての機能を利用する技術分野全般に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in all technical fields that use functions as light emitting elements, such as optical communication devices and information identification sensors.

Claims (6)

熱処理された酸化亜鉛を含有する発光手段と、該発光手段の温度を調節する温調手段と、該発光手段に励起光を照射する励起手段と、該発光手段の発光スペクトルを検出する検出手段と、が別々に構成された又は1体に構成された温度可変光センサ素子であって、
前記発光手段が、励起光照射時の温度に依存して異なる発光スペクトルを示すものであり、前記温調手段で温度を調節した前記発光手段に前記励起手段によって励起光を照射したときの発光スペクトルを、前記検出手段で測定することにより、取得した発光スペクトルにおけるピークパターン、ピーク強度又は谷部強度の組み合わせから、発光手段を保持する基材に特有の情報を取得することを特徴とする温度可変光センサ素子。
Light emitting means comprising a pressurized heat-treated zinc oxide, and temperature control means for adjusting the temperature of the light emitting means, a pumping means for irradiating excitation light to the light emitting means, detecting means for detecting the emission spectrum of the light emitting means Are temperature-variable optical sensor elements configured separately or in one body,
The light emission means shows a different emission spectrum depending on the temperature at the time of excitation light irradiation, and the emission spectrum when the excitation light is irradiated by the excitation means to the light emission means whose temperature is adjusted by the temperature adjustment means By measuring with the detection means, information unique to the substrate holding the light emitting means is obtained from the combination of the peak pattern, peak intensity or trough intensity in the obtained emission spectrum. Optical sensor element.
熱処理された酸化亜鉛を含有する発光手段と、該発光手段の温度を調節する温調手段と、該発光手段に励起光を照射する励起手段と、該発光手段の発光スペクトルを検出する検出手段と、が別々に構成された又は1体に構成された温度可変光センサ素子であって、
前記発光手段は、その発光強度が、励起光照射時の温度の上昇に伴い増大するものであり、前記温調手段で温度を調節した前記発光手段に前記励起手段によって励起光を照射したときの発光強度を、前記検出手段で測定することにより、取得した発光スペクトルにおけるピークパターン、ピーク強度又は谷部強度の組み合わせから、発光手段を保持する基材に特有の情報を取得することを特徴とする温度可変光センサ素子。
Light emitting means comprising a pressurized heat-treated zinc oxide, and temperature control means for adjusting the temperature of the light emitting means, a pumping means for irradiating excitation light to the light emitting means, detecting means for detecting the emission spectrum of the light emitting means Are temperature-variable optical sensor elements configured separately or in one body,
The light emitting means has a light emission intensity that increases with an increase in temperature during excitation light irradiation, and the light emitting means whose temperature is adjusted by the temperature adjusting means is irradiated with excitation light by the excitation means. By measuring the emission intensity with the detection means, information specific to the substrate holding the emission means is obtained from the combination of the peak pattern, peak intensity or valley intensity in the obtained emission spectrum. Variable temperature optical sensor element.
励起光照射時の温度に依存して、前記発光スペクトルにおけるピークの位置がシフトすることを特徴とする請求項1又は2に記載の温度可変光センサ素子。   The temperature variable optical sensor element according to claim 1 or 2, wherein a peak position in the emission spectrum is shifted depending on a temperature at the time of excitation light irradiation. 不活性ガス又はアンモニアガス共存下で加熱処理された酸化亜鉛を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の温度可変光センサ素子。   The temperature-variable optical sensor element according to any one of claims 1 to 3, further comprising zinc oxide that has been heat-treated in the presence of an inert gas or ammonia gas. 前記発光手段が、さらに窒化ガリウム又は二酸化チタンを含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の温度可変光センサ素子。   The temperature-variable optical sensor element according to any one of claims 1 to 4, wherein the light emitting means further contains gallium nitride or titanium dioxide. 前記発光手段として、前記酸化亜鉛又は加熱処理された酸化亜鉛が、水又は水溶性の液体中に分散された分散液、あるいは該分散液を塗布及び乾燥してなる層を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の温度可変光センサ素子。   The light emitting means includes a dispersion obtained by dispersing the zinc oxide or heat-treated zinc oxide in water or a water-soluble liquid, or a layer formed by applying and drying the dispersion. The temperature variable optical sensor element according to any one of claims 1 to 5.
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