(옥시) 질화물 형광체에 대한 낮은 에너지 음극선
Summary
(옥시) 질화물 형광체의 우수한 화학 발광 안정성은 현재 황화물과 산화물 형광체를 사용하는 유망한 대안으로 제시한다. 본 논문에서는 낮은 에너지 음극선 발광 (CL)을 사용하여 로컬 발광 특성을 조사하는 방법을 제시한다.
Abstract
질화물 및 산화 질화물 (알론) 형광체는 자외선 및 가시 배출 응용 프로그램에 대한 좋은 후보입니다. 고성능, 우수한 안정성 및 방출 특성의 유연성은 그들의 조성 및 도핑을 제어함으로써 달성 될 수있다. 그러나, 많은 작업은 여전히 그 특성을 개선 할 수 있으며 제조 비용을 절감 할 필요가있다. 가능한 방법은 성장 파라미터를 최적화하는 신규 한 형광체를 찾기 위해 로컬 구조적, 화학적 환경과 알론 입자의 발광 특성을 상관시키는 것이다. 이러한 목적을 위해, 저전압 음극선 발광 (CL) 현미경은 강력한 기술이다. 여기 원으로서 전자의 사용은 직접 다른 전자 기반의 기술과 CL 결과를 비교 공간적 깊이 그들의 발광 분포를 드러내는 발광 중심의 대부분을 검출 세인트에서 그들의 발광 특성의 안정성을 조사 허용RESS. 형광체의 특성에 대한 이러한 장점은 낮은 에너지 CL에 의해 여러 알론 형광체에 조사의 예를 통해 강조 표시됩니다.
Introduction
최근에 점점 더 많은 관심을 환경 문제, 특히 에너지 생산과 소비에 전념. 이들 사회의 요구에 답하기 위해, 에너지 생산 전통적인 소스로부터의 에너지 소비를 감소 시키거나 새로운 환경 친화적 인 물질을 개발, 즉 "친화적"이어야한다. 발광 다이오드 (LED) 및 전계 방출 디스플레이 (전계 방출)은 그들의 소형화, 수은 가스 방전 형광등이나 플라즈마 디스플레이 1-5 실제 디스플레이에 비하여 향상된 성능 및 전력 소모에 상당한 관심을 가지고있다. LED 및 FED의 광원을위한 핵심 요소는 고효율 형광체이다. 희토류 도핑 된 형광체의 광자 여기 (자외선 (UV), 청색 광), 전자 (전자선) 또는 전계에 따라 광을 방출 할 수있는 호스트 격자 희토류 도펀트로 이루어진 무기 물질이다. 높은 효율적인 형광체에 대한 요구 사항은 다음과 같습니다 1) 높은 Conver 유럽다른 여기 소스와 시온의 효율성; 낮은 열 담금질 2) 좋은 안정성; 전체 색 재현성 3) 높은 색순도. 그러나, 형광체의 수가 매우 제한은 현재 이러한 최소 요구 사항을 충족 할 수있다. 황화물 계 것들 낮은 화학적 및 열적 안정성을 가지고있는 동안 현재 사용되는 산화물 계 형광체는 가시광 스펙트럼에서 낮은 흡수를 갖는다. 또한, 이들은 전자 또는 소자 수명을 제한하는 대기 분위기 하에서 열화를 나타낸다. 그 색순도 및 효율을 한정하기 때문에, 높은 연색성 지수 (CRI), 발광 장치의 실현에 사용되는 이들 어렵게 만든다. 따라서, 새로운 형광체의 탐사가 필요합니다.
희토류 도핑 질화물 및 산화 질화물은 (알론) 형광체들은 안정적인 화학적 결합 구조를 기반으로 뛰어난 열 및 화학적 안정성과 좋은 후보로 간주됩니다. 스톡스 시프트 강한 라 작아진다ttice는 그것을 높은 변환 효율 및 형광체 6-9의 작은 열 담금질을 이끈다. 일반적으로, Eu를 2+ YB 2+, 및 Ce로 3+ 같은 가의 희토류 이온의 발광 피크 위치 인해 호스트 격자 변화하여 광대역의 5D-4F 전자 천이에 기인 한 구성되어있다 도 5d 궤도 상기 결정 장 사이의 강한 상호 작용에 관한 것이다. 그들의 특성, 파장 가변 발광 호스트 격자 (도이. 1)에서 화학 희토류 이온의 성질 및 그 농도를 변화시킴으로써 얻어진다. 따라서, 사이 알론 형광체는 백색 LED 나 FED에서 UV-청록 적색 형광체 체제 및 응용 프로그램을 사용하여 높은 CRI를 실현하기 위해 사용될 수있다.
알론 형광체 유망한 재료 등 새로운 구조를 발견하고 제작 비용을 감소시키는 등의 작업이 많이 있지만 여전히 요구된다. 죄의 최적화 측면에서 어려움 또한, 때문에에 들어가기 조건은 알론 형광체는 종종 차 단계 18 ~ 20이 포함되어 있습니다. 지역화 구조 조사 소결 메커니즘을 이해하고, 소성 조건을 최적화하며, 그래서 알론 형광체의 광학 특성을 개선하는 것이 중요하다. 이러한 목적은 낮은 에너지 음극선 발광 (CL) 기술에 의해 달성 될 수있다.
CL은 발광 재료에 전자를 조사 광자의 방출을 야기하는 현상이다. 광자 자극에 의해 유발되는 광 발광 (PL), 반대로, 여기 영역은 나노 미터 크기의 특정 배출 공정 전자빔 자극을 향상 mm 선택적 음원 정보의 순서로 일반적으로 상기 물질에 존재하는 모든 발광 메커니즘을 활성화 상이한 발광 특성 10-12와 상이한 위상을 검출 할 수있다. 또한, 입사 전자뿐만 아니라 CL 신호를 생성 할 수있다그러나 재료에 다른 정보를 제공하는 등의 반사 전자, 오거 또는 X 선 등의 다양한 신호. 따라서, 구조적, 화학적 또는 전기적 특성을 얻을 수있다. 사이 알론 형광체 (14-20)의 국부적 인 구조의 원점에 대한 이해의 CL 결과와 이러한 기술들의 조합을 포함한다.
CL 조사 전자빔 원 (13)의 종류에 의해 수행 될 수있다. 요즘, 주사 전자 현미경 (SEM)은 CL 측정을 수행하는 가장 일반적인 방식이다. 다음에, 우리는 주로이 시스템을 논의 할 예정입니다. 도에서 볼 수 있듯이. 도 2를 참조하면, CL 측정은 전자 원 (SEM), 광 수집기 (광섬유 단색화) 및 검출 시스템을 사용하여 수행된다. 검출 시스템은 각각 병렬 감지 모드와 직렬 검출 모드를위한 전하 결합 소자 (CCD) 및 광전자 증 배관 (PMT)로 구성된다.일반적으로, 샘플로부터 수집 된 광은 슬릿에 의해 조정 된 후, 단색화 격자에 의해 분산. 시료의 채취 광이 CCD (병렬 감지 모드)에 분산되는 경우, 각 발광 파장이 동시에 검출된다. 분산 된 특정 파장의 광이 슬릿 (직렬 검색 모드)가 선택된 경우, 그 강도는 단색 화상을 형성하기 위해 PMT에 의해 기록된다.
본 논문에서는 주로 알론 형광체의 특성에 대한 낮은 에너지 CL의 사용을 강조, 대표적으로, AlN을 14, 22, 칼슘 도핑 (라, 세륨) 알 (시 6-Z 알 Z) (Si를 도핑 N 10-Z의 O z를) (Z ~ 1) (JEM) 15시 / AlN을 16, 17 Eu를 도핑 라 5시 (3) O (12) N 자료를 세륨 도핑. 아르곤 이온 빔 (CP 법)하여 단면 연마 방법 적은 표면 손상과의 넓은 영역의 연마에 의한 적층 구조를 관찰 할 수있는 유용한 방법이다. 이것형광체의 국소 구조의 조사를 수행하고있다. 다른 전자 기반의 기술 및 발광 안정성 수사 CL의 상관도 설명한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
알론 형광체에 낮은 에너지 CL 특성의이 대표적인 예를 통해, 우리는 형광체 조사를위한 강력하고 빠른 방법이 될 수있는 방법을 보여 주었다. , CL 측정 매핑 로컬 측정 시료 제제의 유연성을 활용하고, 다른 방법으로 CL을 조합함으로써,보다 정확하게 발광 기원 속성 성장 메커니즘을 명확히하고 애플리케이션에 가장 적합한 형광체를 결정할 수있다. 이러한 결과로 인해 측정 수집 시간, 감도 및 공간 해상도를 향상 전자 현미경의 향상과 광 감지기, 주로 달성된다.
알론 형광체 및 CL 필드는 모두 자연이 논문에서 제시 한 측면에 한정되지 않는다. 다음에서 논의를 확대하기 위해, 우리는 별도로 그들에 대해 조금 더 논의 할 것입니다.
경우 오에F 알론 형광체는, 우수한 발광과 안정성 속성, 그들은 더 많은 조명 애플리케이션을위한 더 많은 사용을하고 있습니다. 그러나, 이들은 또한 매우 흥미 기계적, 열적, 자기 적, 초전도 전기, 전자, 및 그 조성물을 변경하여 튜닝 될 수있는 광학 특성을 표시. 따라서, 이들은 또한 이러한 바이오 의료 영상 (29)에 대한 반사 방지막, 태양 흡수, 열 거울, 착색 안료, 가시광 구동 광촉매 투명 창과 갑옷이나 형광 물질과 같은 다양한 애플리케이션에서 발견된다. 우리는 그들이 같은 효율적으로, 그러나 등 천연 자원을 절약, 환경 오염 감소, 수소 경제를 실현, 많은 작업을 태양 에너지를 수확 많은 에너지 및 환경 관련 측면에서 중요한 역할을 재생하려고하는 것으로 예상 할 수 있습니다 여전히 decre로, 생산 비용을 절감 속성을 지속적으로 개선 할 필요가소결 온도 asing 또는 희토류 이온의 사용을 제한. 그것은 신규 알론 형광체를 발견하며, 등록 정보의 구성 및 성장 조건의 역할을 명확하게함으로써 달성 될 수있다. 우리는 CL은 이러한 목표를 달성하기 위해 중요한 역할을 할 수 있다고 보았다. 그러나, 최근의 새로운 접근 방식도 매우 유망한 가능성을 계시했다. 이러한 접근법은 두 비행 시간 형 이차 이온 질량 분석법 (TOF-SIMS) 및 단일 입자를 진단한다. TOF-SIMS 공간적 극미량의 종의 검출뿐만 아니라, 산화 상태 (31)의 차이뿐만 아니라 가능하게 고감도로 전체 질량 스펙트럼을 확인할 수있다. 단일 입자 진단 작은 단결정 등의 복합체의 개별 발광 입자의 치료에 구성되고, 초 – 해상도 단결정 X 선 회절의 수단 및 단일 입자의 형광에 의한 광학 및 구조적 특성을 조사 31.
<pCL은 또한 다른 재료에 사용할 수있는 반면 클래스 = "jove_content"> 낮은 에너지 CL 특성에 관해서는, 본 논문에서, 우리는 주로 같은 반도체, 나노, 유기 물질로, 알론 형광체에 대한 CL의 사용에 집중 한 및 세라믹. CL이 광전자 재료의 정성적인 특성에 대한 매우 중요한 기술이지만 반면에, 또한 정량적 측정을 위해 약간의주의를 유도한다. 실제로, CL 결과 여진 상태, 빔 전류 및 전자 에너지뿐만 아니라, 조사 재료 (25)의 양에 의존 할뿐만 아니라. 따라서, 이러한 매개 변수의 작은 변화는 크게 CL 강도를 변경할 수 있습니다. 또한, 전자빔 조사는 샘플을 손상시킬 수있는 가능성을 증가시킬 수있다. 이 강도의 급격한 변화를 유도 또는 정량적 CL 측정의 신뢰성에 영향을 미칠 수있는 신규 발광 중심의 생성 / 활성화를 유도 할 수있다. 재료 차에서 CL의 개발racterization이었다 강하게 전자선 현미경의 개량 및 광 검출기에 관한 것이다. 따라서, TEM을 수행하는 것이 가능하다. 그것은 예 32-34를 들어, 높은 공간 해상도 및 전자빔 유도 원자 변위로 인한 미세 구조의 변화에 수반 발광 변화의 발광 변경 원위치 관찰을 직접 관찰 할 수있다. 또한, 광 검출기에 동기 한에서 열 빔 감쇠기를 추가하여, 그 전자 현미경 (35)으로 붕괴 프로파일 측정을 수행 허용 펄스 모드에서 전자 빔을 사용하여 구할 수있다. 또한 펄스 전자빔 조사의 사용은 정량적 측정의 신뢰성을 향상시키고, 전자 빔에 민감한 재료의 특성에 도움이 손상 유도 된 전자빔을 감소시킬 수 있다고 생각 될 수있다. 이들 두 실시 예는 미래에 개선 할 수있다 방법 CL 분석 나타낸다. </ P>Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported in part by Green Network of Excellence (GRENE) project from the Ministry of Education, Culture, Sport, and Technology (MEXT) in Japan. The authors are also grateful to the technicians of the Sialon Unit for their help in the phosphors synthesis, to MANA for its help in EDS measurements and to K. Nakagawa for the help in the CL system.
Materials
| SEM | Hitachi | S4300 | |
| Triple-grating monochromator | Horiba Jobin-Yvon | Triax 320 | |
| Photomultiplier | Hamamatsu | R943-02 | |
| Charge-coupled device with 2048 channels | Horiba Jobin-Yvon | Spectrum One | |
| Gas-pressure sintering furnace with a graphite heater | Fujidempa Kogyo Co. Ltd. | FVPHR-R-10, FRET-40 | |
| Silicone mold | LADD | 21780 | |
| Ar-ion cross-section polisher | JEOL | SM-09010 | |
| EDS | BRUKER | Xflash6/100 | |
| Resins | JEOL | Part No 780028520 |
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