低能量的阴极射线（氧）氮化物荧光粉

发光分布不仅横向而且深入。这种核-表面分布是通过改变电子能量与CL观察到的，因为它改变所述入射电子21的穿透深度。然而，穿透深度对于每一种材料而异，电子能量和穿透深度之间的对应关系是非线性的，并可能引入一些额外的效果，如高能量光子的距离更深的区域通过材料本身的重吸收。因此，它可能是优选的直接观察到通过截面观察核 – 表面分布。在荧光体粉末的情况下，这样的观察可以通过截面抛光的颗粒捕集到树脂和抛光的粉末 – 树脂复合材料，例如来实现。因为该颗粒随机分布在树脂中，切割方向是不可控的。然而，颗粒的高量的llows切割足够的颗粒进行这样的分析有效。 为了说明这一点，我们已经调查Si掺杂AlN粉末的发光分布。 图5a示出了掺杂有0.0％和Si 1.6％的AlN粉末的发光光谱。未掺杂的AlN的发射包括在350 2频带和380nm处的，而AlN的在350nm处具有一个带1.6％掺杂有在280nm明确肩。在350和380纳米带被归因于Al空位-氧复合物（0：N -V Al）的 ，而在与受硅形成的SiO蒸汽22的O型纯化的AlN 280nm处的肩部， 图5b和5c示出了发光在280nm为作为烧结和拍摄的图像横截面掺杂有分别的Si 1.6％，氮化铝粉末。 280 nm发射是沿着从作为烧结试样的CL图像颗粒不均匀，较亮的区域似乎是在面值边缘ticles，但粒子的形态及其分布可能使这些意见不那么明显。不过，从横截面样品的CL像，它清晰地显示了280 nm发射主要定位在所述颗粒的表面上，这表明的AlN颗粒实际上是由一富硅层和表面纯化可进行包衣。 在塞隆荧光局部组成的变化会显着影响发光性能。因此，在不同的主机晶格或在不同的位点相同的稀土类离子可以给出不同的排放15,18-20。但是，不幸的是，在烧结过程中的局部差异，如温度的分布或原料的比例，或颗粒的表面的局部氧化，预计，导致沿颗粒和/或在组合物中的变化几个阶段的共存。这样的效果可能不是二rectly与观察到的结构和化学表征技术。因此，为了调查荧光体的局部发光特性是重要的。在用SEM的电子束的大小和位置的精确控制，有可能不仅从一个纳米级区域获取的CL谱，而且，以获得发光中心的高分辨率的CL图像。 （镧，铈）铝（SI 6-Z 系的Al z）（N 10-Z O z）中（z〜1）（JEM）是一种强烈的蓝色荧光，适用于一般照明。已经发现，通过以Ca取代（镧，铈），红移和CL峰的加宽发生根据钙掺杂。有人认为，钙是影响铈3+的晶场分裂。然而，这样的解释，仅基于发光光谱，是误导，由横截面局部分析所揭示。15 图6示出了横秒TIONAL SE（CS-SE），在300纳米（红），430纳米（蓝）和540纳米（绿）和局部发光光谱在5kV为掺杂有0 JEM荧光粉采取组合的CS-CL图像（A，B， c）和0.69（D，E，F）的。钙％，分别为。它必须被注意的是，这些波长是在为了减少几个波段存在频带的情况下，重叠的选择。对于CA-未掺杂样品的CS-CL图像，JEM颗粒由相互聚集许多颗粒。在430nm处的发光几乎均匀地与一些明亮区域，并在300毫微米某些局部区域的分布。另一方面，在晶界显示较暗发射。本地CL分析表明频谱形状是在任何位置相对可比，从430至450纳米和光谱强度与图像的一致的频带的移位。对于钙掺杂CS-CL的形象，有430和540纳米之间显著的差异。亚微米贴片沿大宝清晰地出现在300和540 nm的亮较深晶粒边界区域的颗粒rtion，而430 nm发射在颗粒的另一部分的局部。当地分析，在430 nm的明亮区域（3点）所采取的CL光谱由在440nm乐队，在对钙掺杂样品观察到的可比性。亮区在540nm，嵌在相同的粒子，（点1和4）在480-490纳米的显示的频带。在300纳米（2点）和暗晶界区（点5）小亮的区域在480nm处显示在肩部440纳米带，偶尔在发射波长310 nm。根据文献和XRD分析，我们可以在属性约430nm的JEM 22和480 nm的α-SiAlON的23中心，以铈3+ 3+铈乐队。较暗的宽的发射是起源于铈3+在β型塞隆，并且在310纳米至赛隆主体材料。这些结果表明，该红移和根据钙掺杂的CL峰的加宽可能不能归因以铈3+的晶场分裂钙引起的变化如最初想象的，但更多的不同阶段，在同一颗粒内的共存和β-SiAlON的逐步转变为α型塞隆与钙掺杂。 虽然不同的发射中心的观察和其分布是通过利用低能量的CL可能的，它可能是不够充分了解发光中心的性质。在这样的情况下，有必要到CL测量与其他技术相结合。由于入射电子可以产生CL旁其它信号，也能够通过调查与不同的电子束技术相同的区域直接关联与电的，化学或结构特性的光发射。因此，CL具有高分辨率TEM（HRTEM）和EBIC的相关已用于表征缺陷，例如位错或堆垛层错。至于浓度/组合物的变化，CL的用TEM，EDS或俄歇能谱的组合可导致更好地理解本发光的来源的。 这里，我们通过研究Si掺杂AlN粉末的发光说明这个方面。 图7示出在CS-CL和CS-EDS图像（A，B）和本地光谱（C，D）掺杂有4.0％的Si的AlN颗粒掺杂。在CS-CL图像摄于350纳米，而CS-EDS图像由Si和Al分布的叠加。在CS-CL图像示出了在颗粒的中心暗细长结构。在明亮的地区采取局部发光光谱包括在与肩部350纳米的280，380和460 nm的巅峰强者的。但是，也有在与位置这些不同的带之间的比率清晰的变化。区示出在350nm的明亮的发射（点1）示出了更高的280 nm发射和较小460nm发射相比于m泉带在350纳米，而较暗的细长贴片（点2）示出了一个更小的280纳米发射和更高460nm发射相比，在350处的主带。 460纳米源于Si容纳在氮化铝24的缺陷。 EDS图像和本地光谱表明较暗细长区域显示出更小的Al和更高的Si组合物相比于颗粒的其余部分。与在图5中观察到的结果相比较，我们可以假设，通过增加Si量成的AlN，Si和AlN的，其诱导塞隆相的形成之间发生副反应。 一种材料在设备中使用的两个重要参数是在压力下的材料的高性能和稳定性。事实上，在压力下的材料特性的劣化会降低其使用寿命，这在工业上不可行的。因此，对于电子束刺激的设备，诸如阴极射线管（CRT）或FED，它是正具完整开发电子束辐射抗性磷光体和/或了解电子束诱发的机制，以防止或减少这种影响。发光降解可以通过不同的机制，例如吸附/脱附，或在表面上，创建或缺陷活化等 25-27充电发生。尽管这些强度变化CL结果的定量分析复杂化，它们可以被用来研究光电器件的寿命。 为了说明这一点，我们有发光光谱和两个蓝色发光荧光粉的变阵，掺铈拉5的Si 3 O 12 N和Si / EU掺杂的AlN。 图8a显示了铈掺杂拉5硅化学发光光谱在5千伏3 O 12 N和Si / EU掺杂的AlN 20秒照射后。两种样品显示出强烈的蓝光发射：对于CE掺杂香格里拉<带位置和强度子> 5的Si 3 O 12 N分别为456 nm和3,270厘泊，而对硅/铕共掺杂AlN的是466纳米〜3100厘泊。先验，这些2个样品之间的主要区别是发射的广泛性，由于掺铈的La 5的Si 3 O 12 N的发射是由于几个频带的共存大。因此，似乎两种材料都适合作为用于FED的蓝色发光荧光体，而且我们必须考虑的标准为制造成本，与其它磷光体的相容性或电子束辐射下发光性能的稳定性，以确定最合适的。 图8b示出了在5千伏的掺铈的La 5的Si 3 O 12 N和Si /铕掺杂的AlN发光强度的电子束照射期间的演变。对于CE掺杂拉5的Si 3 O 12 N，强度从5分钟到3,270 CPS 450和95厘泊的60分钟减少。即，下3600秒5千伏的照射，强度降低了初始强度的95％以上。为硅/铕掺杂的AlN，则强度降低，60分钟3100至2500厘泊，即该初始强度的20％的下降。这些结果清楚地表明，在Si /铕掺杂的AlN比掺铈的La 5的Si好得多候选3 O 12 N是由于其较高的稳定性。 图1：掺杂稀土的赛隆荧光体的发光不同的磷光体的照片下可见（a）和紫外（B）光。 （ 三 ）在不同的主晶格的Eu 2+的归一化化学发光光谱。 请点击此处查看该图的放大版本。 <p class="jove_content" fo:keep-together.within-页面="“1”"> 图2：CL的安装 （ 一 ）的SEM用化学发光体系的照片，与插入椭圆面反射镜的照片。 （ 二 ）光探测系统原理映像。 请点击此处查看该图的放大版本。 图3： 赛隆荧光体的制备 （ 一 ）的起始粉末，重量和烧结条件测定。 （b）将所述原料粉末; （c）该粉末混合物的烧结; （ 四 ）前和破碎后烧结粉末。目标=“_空白”>点击此处查看该图的放大版本。 图 4： 横截面制备 （a）用在混合物中的树脂和固化剂，并蒸发空气中的粉末的混合。 （ 二 ）倒入一个硅胶模具和暖气。 （c）以方便圈和氩离子截面抛光的筹码抛光。 （ 四 ）测量截面积打磨。 请点击此处查看该图的放大版本。 图 5： 在Si掺杂的AlN核壳分布 （ 一 ）氮化铝粉末的发光光谱在5kV掺杂有Si的1.6％。 （B – C）在5千伏和作为烧结（b）和掺杂了Si的1.6％，横截面（C）氮化铝粉末，分别为280纳米的拍摄CL图片请点击此处查看该图的放大版本。 图6： 钙掺杂JEM荧光体的局部分析的CS-SE，在300纳米（红），430纳米（蓝）和540纳米（绿）和局部发光光谱组合的CS-CL图像在5kV采取JEM荧光粉掺有0（A，b，C）和0.69（D，E，F）的。钙％，分别为。ig6large.jpg“目标=”_空白“>点击此处查看该图的放大版本。 图7：掺4.0％Si掺杂的AlN粒子的Si掺杂的AlN CS-CL和CS-EDS图像（A，C）和当地光谱（B，D） 的CL和EDS对比 请点击这里查看更大的版本这个数字。 图8：两个蓝色荧光粉的发光稳定性 （ 一 ）铈掺杂的La 5的Si 3 O 12 N和化学发光光谱在5千伏20秒照射后的Si / EU掺杂的AlN。 （ 二 </str翁>）在5千伏电子束辐照过程中铈掺杂的La 5的Si 3 O 12 N和Si / EU掺杂AlN的发光强度的演变。 请点击此处查看该图的放大版本。