（オキシ）窒化物蛍光体のための低エネルギーのカソードルミネッセンス

発光だけでなく、横方向だけでなく、中に深さ分布しています。それは入射電子21の侵入深さを変化させるため、このようなコア表面分布は、電子エネルギーを変化させることにより、CLで観察可能です。しかし、侵入深さは、各材料ごとに異なり、電子エネルギーと侵入深さとの対応関係は、線形ではなく、そのような材料単独でより深い領域から高エネルギー光子の再吸収などのいくつかの付加的な効果を導入することができます。これにより、断面観察を介して直接コア表面分布を観察することが好ましいです。蛍光体粉末の場合には、そのような観察は、樹脂中に粒子を捕捉することによって達成することができ、例えば、断面研磨により粉末樹脂複合体を磨きます。粒子がランダムに樹脂中に分散されているので、切断方向は制御可能ではありません。しかし、粒子の高い量は、Aこのような分析が有効で行うのに十分な粒子をカットllows。 この点を説明するために、我々は、SiがドープされたAlN粉末の発光分布を調べた。 図5aは、0.0％、Siの1.6％でドープされたAlN粉末のCLスペクトルを示します。 AlNのそれは280 nmでの明確な肩と350 nmでバンドの1.6％でドープされながら、アンドープAlNの排出量は、350〜380nmの2つのバンドで構成されています。 SiO蒸気22を形成するためのSiの影響を受けO-精製したAlNと280nmの肩ながら、350と380 nmのバンドは、アル空孔-酸素複合体（O N -V アル ）に起因している。 図5bおよび図5cショーCL 図画像は、それぞれ、Siを1.6％をドープのAlN粉末として焼結のために280 nmで採取し、クロス切片。 280 nmの発光はとして、焼結試料のCL像からの粒子に沿って不均一で、明るい領域は、額面の端にあるように見えますticlesが、粒子の形態とその分布は、このような観測はそれほどはっきりしていないことがあります。しかし、クロス切片試料のCL像からは、280nmの発光が主にAlN粒子が実際に進行することができるSiリッチ層と表面精製によって被覆されていることを示唆し、粒子の表面に局在していることをはっきりと見えます。 サイアロン蛍光体の局所的な組成変化を大幅に発光特性に影響を与えることができます。このように、異なるホスト格子内または異なるサイトで同じ希土類イオンは異なる排出量15,18-20を与える可能性があります。しかし、残念ながら、そのような温度の分布や原料の割合、または粒子の表面の部分酸化などの焼結時のローカルの違いは、粒子に沿って、および/または組成物の変更を伴う、期待されていますいくつかの段階の共存。このような効果は、ジではないかもしれません構造的および化学的特性評価技術とrectly観察できます。これにより、蛍光体の局所的な発光特性を調べることが重要です。 SEM内の電子ビームの大きさと位置の正確な制御によれば、ナノスケール領域のCLスペクトルを取得することなく、発光中心の高解像度のCL像を取得するだけでなく、可能です。 （ラ、CE）のAl（Siの6-ZのAl z）は （N 10-Zの O zを）（Z〜1）（JEM）一般照明に適して強い青色蛍光体です。 Ca、赤方偏移とCLピークの広がりによって（ラ、Ce）とを交換することによりCaをドーピングに応じて発生することが分かりました。これは、CaはのCe 3+の結晶場分裂に影響を与えたと考えられていました。断面地元の分析によって明らかにされるようにしかし、唯一の発光スペクトルに基づいて、この説明は、、誤解を招く恐れがあります。15 図6は、クロス秒を示しています的なSE（CS-SE）、0でドープされたJEM蛍光体のために5kVで採取された300 nmの（赤）、430ナノメートル（青）と540 nmの（緑）、地元のCLスペクトルにおける合成CS-CL像（A、B、 c）および0.69（D、E、F）で。それぞれのCa％、。これは、これらの波長は、いくつかのバンドが存在する場合に、重複帯域を減少させるために選択されたことに留意されなければなりません。 CaをドープされていないサンプルのCS-CL像について、JEM粒子同士が凝集し、多くの粒子からなります。 430 nmでの発光がほぼ均一に、いくつかの明るい部分と300 nmでの局所領域の一部と一緒に配布されています。一方、粒界が暗い発光を示します。地元のCL分析は、スペクトル形状は写真とよく一致で450 nmおよびスペクトル強度に430からのバンドのシフトで、任意の位置で比較的同等であることが明らかになりました。 CaをドープのCS-CL像については、430と540 nmの間には大きな違いがあります。サブミクロンのパッチは、明らかに大きな経口に沿って300および540 nmで明るく見えます暗い粒界領域を有する粒子のrtion、430nmの発光が粒子の別の部分に局在化されています。地元の分析により、430nmの明るい領域（点3）で撮影したCLスペクトルは、Ca-ドープされていないサンプルについて観察された1に匹敵する440 nmのバンドを、構成されています。同じ粒子に埋め込まれた540nmの明るい領域、（点1及び4）は、480から490 nmのバンドを示します。 300 nmの（ポイント2）と暗い粒界領域（点5）で小さな明るい領域は時折、発光で310 nmでで、480 nmで肩と440 nmのバンドを示します。文学とXRD分析に基づいて、我々は、JEM 22でのCe 3+に430nm付近を中心とするバンドとαサイアロン23中のCe 3+への480nmにおけるその属性することができます。暗いブロードな発光は、βサイアロンでのCe 3+に発信し、その310 nmでサイアロンのホスト材料です。これらの結果は、Caドーピングに応じて赤方偏移とCLピークの広がりが帰することがないかもしれないことを証明しますCe 3+の結晶場分裂中のCa誘導変化に、最初に思ったが、同じ粒子内部の異なる相の共存およびCaドーピングでサイアロンをαとβサイアロンの段階的な転換をより。 異なる発光中心の観察およびその分布が低エネルギーCLを使用することによって可能であるが、完全に発光中心の性質を理解するのに十分ではないかもしれません。このような場合には、他の技術とのCL測定を組み合わせることが必要です。入射電子は、CLの横に他の信号を生成することができるので、直接、異なる電子ビーム技術と同一の面積を調べることにより、電気的、化学的または構造的特性を有する発光を相関させることが可能です。したがって、高分解能TEM（HRTEM）とCLとEBICの相関は、転位や積層欠陥などの欠陥を特徴付けるために使用されてきました。はどうかと言うと濃度/組成物の変化は、TEM、EDS又はオージェ分光法とCLとの組み合わせは、発光の起源のより良い理解をもたらすことができます。 ここでは、SiドープAlN粉末の放出を調べることにより、この態様を示す。 図7 CS-CL及びCS-EDS像を示す図（b）およびローカルスペクトル（C、D）4.0％のSiでドープされたAlN粒子ドーピング。 CS-EDS像は、SiとAlの分布の重ね合わせで構成され、一方CS-CL像は、350nmで採取しました。 CS-CL像は、粒子の中心に暗い細長い構造を示しています。明るい領域で撮影した現地のCLスペクトルは、280、380で肩と350nmであり、460nmに強いピークで構成されています。しかし、位置とこれらの異なるバンド間の比率に明確な変化があります。 350nmで明るい発光を示すエリア（ポイント1）メートルに比べて高い280 nmの発光及びより小さい460 nmの発光を示します350 nmでのアインバンド、暗く細長いパッチ（ポイント2）は、350 nmのメインバンドに比べて小さい280 nmの発光と高い460nmの発光を示しています。 460 nmのは、AlNの24中のSi-収容欠陥に由来します。 EDS画像や地元スペクトルが暗く細長い領域は、粒子の残りの部分に比べて小さいAlと高いSi組成を示すことを明らかにしました。 図5で観察された結果と比較して、我々は、AlN中のSi量を増加させることにより、二次反応がサイアロン相の形成を誘導したSiとAlNとの間で発生すると仮定することができます。 デバイスで使用される材料のための2つの重要なパラメータは、ストレス下での材料高いパフォーマンスと安定性です。確かに、ストレス下での材料特性の劣化は、工業的に実行可能でないその寿命を減少します。したがって、このような陰極線管（CRT）やFEDのような電子ビーム刺激装置のためには、nは電子線照射耐性の蛍光体を開発するための、および/または、そのような効果を防止または低減するために、電子ビーム誘起メカニズムを理解することecessary。発光劣化は異なるメカニズム、そのような吸着/脱着または表面、作成または欠陥の活性化などを25-27で充電を経由して発生する可能性があります。この強度変化はCL結果の定量分析を複雑にするが、それらは、光電子デバイスの寿命を調べるために使用することができます。 この点を説明するために、我々は2つの青色発光蛍光体のCLスペクトルと進化を有し、Ceのドープラ5 の Si 3 O 12 N及びSi / EuをドープされたAlN。 図8aは、Ceをドープラ5 SiのためのCLスペクトルを示します3 O 12 Nとは5kVでの照射の20秒後のSi / EuをドープしたAlN。両方のサンプルは、強い青色発光を示す：Ceをドープしたラ<のためのバンド位置と強度をサブ> 5 の Si 3 O 12 NのSi / Euを共添加AlNのためのものは466 nmおよび3100 cpsでありながら、それぞれ、456 nmおよび3270 cpsです。 Ceをドープラ5 の Si 3 O 12 Nの排出は、いくつかのバンドの共存のために大きいので先験的には、これらの2つのサンプル間の主な違いは、発光の広さです。したがって、両方の材料は、FEDの青色発光蛍光体として適していると思われ、その我々が決定する、製造コスト、他の蛍光体又は電子ビーム照射下での発光特性の安定性との互換性などの基準を考慮しなければなりません最も適しています。 図8bは、5キロボルトで電子ビーム照射中のCeをドープしたラ5 の Si 3 O 12 N及びSi / EuをドープしたAlNのCL強度の進化を示しています。 Ceをドープしたラ5 の Si 3 O 12 Nの場合、強度は5分で、60分で95 CPSに3270から450 CPSに減少します。すなわち、3600秒の下で5 kVの照射強度が初期強度の95％以上が減少します。 Si / EuをドープしたAlNの場合、強度は60分で3,100〜2,500 cpsで、この初期強度の20％のすなわち減少を減少させます。これらの結果は、シリコン/ EuをドープしたAlNは3 O 12 Nは、その高い安定性のためであるCeをドープしたラ5 Siよりはるかに優れた候補であることを示しています。 図1：異なる蛍光体の希土類添加サイアロン蛍光体の発光写真見える（a）と紫外線（b）の光の下で。異なるホスト格子中のEu 2+の（c）の正規化されたCLスペクトルを示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <p class="jove_content" fo:keep-together.within-ページ= "1"> 図2：CLのセットアップ CLシステムとSEMの（a）の写真、楕円面鏡の写真をはめ込みと。 （b）は 、光検出システムの概略イメージ。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図3： サイアロン蛍光体の製造出発粉末、体重および焼結条件の（a）の決意;。 （b）は、原料粉末の混合。 （c）の粉末混合物の焼結。 （d）の前と粉砕後の焼結粉末。ターゲット= "_空白">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図4 の断面の調製 （A）樹脂と硬化剤との粉末を混合し、混合物に空気を蒸発させます。シリコン型と加熱中に注ぐ（B）。ハンディラップとArイオン断面研磨によりチップの（c）の研磨。断面研磨面積を測定する（D）。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図5：Si ドープAlNの中のコア-シェル分布 （a）に 。 5キロボルトのSiの1.6％でドープされたAlN粉末のCLスペクトル。 （B – C）CL像（b）のよう-焼結のために5kVおよび280nmで採取し、それぞれのSiの1.6％でドープされた断面に（C）のAlN粉末。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 。 図6：Ca をドープしたJEM蛍光体の局所分析 CS-SE、組み合わせCS-CL像は300nm（赤）、430ナノメートル（青）と540 nmの（緑）でとJEM蛍光体のために5kVで撮影した現地のCLスペクトル。 0（A、B、C）及び0.69（D、E、F）でドープされます。それぞれのCa％、。ig6large.jpg "ターゲット=" _空白 ">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図7：Siがドーピング4.0％でドープされたAlN粒子のSiドープAlNの CS-CLおよびCS-EDS画像（c）およびローカルスペクトル（B、D） のCLとEDS比較 表示するには、こちらをクリックしてください。この図の拡大版。 図8：2つの青色蛍光体の発光の安定性が5kVでの照射の20秒後にCeをドープしたラ5 の Si 3 O 12 N及びSi / EuをドープしたAlNの（a）の CLスペクトル。 （B </str5>）エボリューション。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。