チタン酸バリウム（BaTiO₃）は、クラシックなペロブスカイト型強誘電体として、その優れた誘電定数、顕著な非線形圧電および強誘電効果、制御可能な相転移特性により、多層セラミックコンデンサ、サーミスタ、メモリ、電光デバイスなどの分野で重要な応用価値を持つ。本論文では高温固相法を用い、Ba/Ti投入比（それぞれBa位置とTi位置を予備予約）を調整することにより、異なる焼成温度（1250 ℃、1300 ℃、1350 ℃）で調製したEr³⁺ドープBaTiO₃セラミックス（ドープ量0.5 mol%）のシリーズを作製し、XRD、ラマン分光、走査型電子顕微鏡および温度可変蛍光分光により試料を系統的に評価した。結果は、1300℃で焼成したBa位置予備予約試料（B1300Er）が良好な温度測定性能を示し、BaTiO₃強誘電相変態温度域（270-290 K）内で蛍光強度に顕著な急変が起こり、この異常蛍光応答は相変態の光学的指紋信号として機能し、相変態のin situ高精度検出を実現することを示した。B1300ErおよびT1300Er試料の絶対感度は低温域では差が小さいが、高温域で差が大きくなり、400 KにおいてB1300Erの絶対感度は0.00413 K^-1に達し、T1300Erに対して40％向上し、Ba位置ドープ構造におけるより大きな熱結合エネルギーギャップΔEの理論予測と一致している。蛍光寿命解析により、試料中に2種類の発光マイクロ環境が存在し、長寿命成分が温度変化により敏感であり、FIR温度測定感度向上の鍵となる微細構造因子であることが明らかとなった。本研究はEr³⁺熱結合FIR広温度域測温とBaTiO₃強誘電相変態in situ光学検出を同一セラミックス系に有機的に統合し、連続温度測定および相変態検知を兼ね備えた二機能光学センサープラットフォームを構築し、ペロブスカイト系希土類ドープ光温度センサーの多機能化設計に対する実験的根拠と新たな提案を提供する。

希土類発光;Er³⁺ドープ;BaTiO₃;光学温度測定;蛍光強度比;相変態検出