Niederenergetische Kathodolumineszenz für (Oxy) Nitride Phosphore

Die Lumineszenz wird nicht nur seitlich verteilt, sondern auch in die Tiefe. Solche Kern-Oberflächenverteilung ist mit CL beobachtbar , indem die Elektronenenergie ändert, da sie die Eindringtiefe der einfallenden Elektronen 21 variiert. Jedoch variiert die Eindringtiefe für jedes Material und die Entsprechung zwischen Elektronenenergie und Eindringtiefe ist nicht linear, und möglicherweise einige zusätzliche Effekte, wie beispielsweise die Reabsorption von höheren Energiephotonen von den tieferen Regionen durch das Material selbst einzuführen. Somit kann es bevorzugt sein, unmittelbar den Kern-Flächenverteilung über Querschnitt Beobachtung zu beobachten. Im Falle einer Leuchtstoffpulver können solche Beobachtung durch Einfangen der Teilchen in einem Harz und Poliermittel erreicht werden, um das Pulver-Harz-Verbundstoff durch Querschnitt Polierer zum Beispiel. Da die Teilchen statistisch im Harz verteilt sind, ist die Schnittrichtung nicht steuerbar. Jedoch ein die hohe Menge an Teilchenllows genug Partikel Schneiden machen eine solche Analyse gültig. Um diesen Punkt zu veranschaulichen, haben wir die Lumineszenzverteilung des Si-dotierten AlN – Pulver untersucht. 5a zeigt die CL – Spektren von AlN – Pulver , dotiert mit 0,0% und 1,6% Si. Die Emission von undotiertem AlN besteht aus 2 Banden bei 350 und 380 nm, während die von AlN mit 1,6% einer Bande bei 350 nm dotiert mit einer klaren Schulter bei 280 nm. Die 350 und 380 nm Bands zu Al Vakanz-Sauerstoff – Komplexe (O N -V Al) zugeschrieben wird , während die Schulter bei 280 nm mit dem O-gereinigter AlN durch Si beeinflußt SiO – Dampf 22 zu bilden. 5b Figur und die CL 5c zeigen Bilder bei 280 nm für as-gesinterte entnommen und AlN-Pulver mit 1,6% Si, jeweils dotiert Querschnitt. Die 280 nm Emission ungleichmäßig entlang der Partikel aus dem CL Bild des so gesinterten Probe scheinen die helleren Bereiche an den Rändern des Par zu seinkeln, aber die Morphologien der Teilchen und deren Verteilung können solche Beobachtungen nicht so offensichtlich machen. Jedoch von dem CL-Aufnahme des Querschnitts-Probe scheint es klar, dass die 280 nm-Emission hauptsächlich an den Oberflächen der Teilchen lokalisiert ist, was darauf hindeutet, dass AlN-Teilchen tatsächlich durch eine Si-reiche Schicht und Oberflächenreinigung kann fortfahren beschichtet sind. Lokale Veränderungen in der Zusammensetzung in Sialon Phosphore können drastisch die Lumineszenz-Eigenschaften beeinflussen. Somit kann die gleiche Seltenerd-Ionen in verschiedenen Wirtsgittern oder in verschiedenen Stellen verschiedene Emissionen 15,18-20 geben. Aber leider lokale Unterschiede während des Sinterns, wie beispielsweise eine Verteilung der Temperatur bzw. der Rohstoffanteil oder der teilweisen Oxidation der Oberfläche der Teilchen, erwartet werden, was zu einer Veränderung der Zusammensetzung entlang der Teilchen und / oder in die Koexistenz von mehreren Phasen. Solche Effekte sind möglicherweise nicht direkt beobachtbar mit strukturellen und chemischen Charakterisierung Techniken. Somit ist es wichtig, die örtlichen Lumineszenzeigenschaften eines Leuchtstoffs zu untersuchen. Mit der präzisen Steuerung der Größe und Position des Elektronenstrahl in einem SEM, ist es nicht nur möglich, eine CL-Spektrum aus einem nanoskaligen Bereich zu erfassen, sondern auch hochauflösende Bilder CL der Lumineszenz-Zentren zu erhalten. (La, Ce) Al (Si 6-z Al z) (N 10-z O z) (z ~ 1) (JEM) ist eine intensive blaue Leuchtstoff, der für die Allgemeinbeleuchtung geeignet ist. Es hat sich gezeigt, dass durch den Ersatz (La, Ce) von Ca, eine Rotverschiebung und eine Verbreiterung der CL Spitzen treten nach Ca-Dotierung gefunden. Es wurde angenommen , dass Ca die Kristallfeldaufspaltung von Ce 3+ wurde zu beeinflussen. Doch diese Erklärung, basierend nur auf der Lumineszenspektren ist irreführend, durch Querschnitts lokale Analyse zeigte , wie. 15 Abbildung 6 zeigt den Quer sectionalen SE (CS-SE), kombiniert CS-CL Bilder bei 300 nm (rot), 430 nm (blau) und 540 nm (grün) und lokale bei 5 kV und mit 0 dotierten für JEM Phosphore genommen CL-Spektren (a, b, c) und 0,69 (d, e, f) an. % Ca, respectively. Es muss festgestellt worden, dass diese Wellenlängen, um ausgewählt wurden, die Bänder im Falle, dass mehrere Bänder existieren überlappende zu reduzieren. Für CS-CL Bild von Ca-undotierten Probe, JEM Partikel bestehen aus vielen Teilchen miteinander agglomeriert. Die Lumineszenz bei 430 nm fast gleichmäßig mit etwas helleren Bereich und einige von lokalisierten Bereich bei 300 nm verteilt. Auf der anderen Seite zeigen die Korngrenzen dunkler Emission. Lokale CL-Analyse zeigt, dass die spektrale Form relativ vergleichbar in beliebigen Positionen ist, mit einer Verschiebung der Bänder 430 bis 450 nm und die spektrale Intensität in guter Übereinstimmung mit den Bildern. Für CS-CL Bild von Ca-dotierten, gibt es signifikante Unterschiede zwischen 430 und 540 nm. Submicron-Patches deutlich heller erscheinen bei 300 und 540 nm entlang einer großen portion der Teilchen mit dunkleren Korngrenzenregionen, während die 430 nm-Emission in einem anderen Abschnitt der Teilchen lokalisiert ist. Durch die lokale Analyse genommen das CL-Spektrum auf einem 430 nm hellen Bereich (Punkt 3) besteht eine Bande bei 440 nm, vergleichbar zu der für Ca-undotierte Probe beobachtet. Die hellen Bereiche bei 540 nm, in der gleichen Partikel eingebettet sind, (Punkte 1 und 4) zeigen eine Bande bei 480-490 nm. Kleine helle Bereiche bei 300 nm (Punkt 2) und dunklen Korngrenzenbereich (Punkt 5) zeigen eine Bande bei 440 nm mit Schulter bei 480 nm, mit gelegentlich bei Emission bei 310 nm. Auf der Grundlage der Literatur und XRD – Analyse können wir die Band – Attribut bei etwa 430 nm zu Ce 3+ in JEM zentrierten 22 und das bei 480 nm bis Ce 3+ in α-SiAlON 23. Die dunklere breite Emission wird an Ce 3+ in β-SiAlON entstanden sind , und dass bei 310 nm bis Sialon Wirtsmaterial. Diese Ergebnisse beweisen, dass die Rotverschiebung und die Verbreiterung der CL Spitzen nach Ca Dotierung kann nicht zugeordnet werdenCa-induzierte Veränderungen in der Kristallfeldaufspaltung von Ce 3+ als ursprünglich gedacht, sondern mehr auf die Koexistenz verschiedener Phasen innerhalb der gleichen Teilchen und die schrittweise Umwandlung von β-SiAlON mit Ca – Dotierung zu a-SiAlON. Obwohl die Beobachtung der verschiedenen Emissionszentren und deren Verteilung ist möglich durch Niedrigenergie-CL verwenden, kann es nicht genug sein, um voll und ganz die Art der Lumineszenz-Zentren verstehen. In solchen Fällen ist es notwendig, die CL-Messungen mit anderen Techniken zu kombinieren. Da die einfallenden Elektronen andere Signale neben CL erzeugen kann, ist es möglich, die Lichtemission mit elektrischen, chemischen oder strukturellen Eigenschaften zu korrelieren direkt mit der gleichen Fläche mit den verschiedenen Elektronenstrahltechniken zu untersuchen. Somit hat die Korrelation von CL mit hochauflösenden TEM (HRTEM) und EBIC verwendet Defekte wie Versetzungen oder Stapelfehler zu charakterisieren. Wie fürdie Variation der Konzentration / Zusammensetzung, die Kombination von CL mit TEM, EDS oder Auger-Spektroskopie kann in einem besseren Verständnis des Ursprungs der Lumineszenz führen. Hier veranschaulichen wir diesen Aspekt durch die Emission von Si-dotierte AlN – Pulver zu untersuchen. 7 zeigt die CS-CL und CS-EDS Bilder (a, b) und lokale Spektren (c, d) von AlN Teilchen mit 4,0% dotiertes Si Doping. Das CS-CL Bild wurde bei 350 nm aufgenommen, während der CS-EDS Bild der Überlagerung von Si und Al-Verteilung besteht. Das CS-CL Bild zeigt dunkleren länglichen Struktur in der Mitte der Teilchen. Lokale CL-Spektren im hellen Bereich genommen bestehen aus einem starken Peak bei 350 nm mit Schultern bei 280, 380 und 460 nm. Es gibt jedoch deutliche Veränderungen in den Verhältnissen zwischen den verschiedenen Bändern mit der Position. Bereiche eine hellere Emission bei 350 nm zeigt (Punkt 1) zeigt eine höhere 280 nm Emission und kleiner 460 nm-Emission im Vergleich zu der mBand ain bei 350 nm, während die dunkleren länglichen Patch (Punkt 2) zeigt ein kleiner 280 nm Emission und höher 460 nm-Emission im Vergleich zum Hauptband bei 350 nm. Die 460 nm stammt aus Si-Aufnahme Defekte in AlN 24. EDS Bilder und lokale Spektren zeigen, dass die dunkleren längliche Fläche einen kleineren Al zeigen und eine höhere Si-Zusammensetzung im Vergleich zum Rest der Partikel. Verglichen mit den beobachteten Ergebnissen in Figur 5, können wir davon ausgehen , daß durch die Menge an Si in AlN zunimmt, eine Nebenreaktion tritt zwischen Si und AlN, die die Bildung von SiAlON Phasen induziert. Die beiden wichtigsten Parameter für ein Material in Vorrichtungen verwendet werden, sind Materialien mit hoher Leistung und Stabilität unter Belastung. Tatsächlich wird eine Verschlechterung der Materialeigenschaften unter Belastung seine Lebensdauer verringern, was industriell nicht durchführbar ist. So ist zum Elektronenstrahl stimulierte Vorrichtungen, wie Kathodenstrahlröhren (CRTs) und FEDs ist es necessary Elektronenstrahl- Bestrahlung resistent Phosphore zu entwickeln und / oder die Elektronenstrahl induzierte Mechanismen zu verstehen, um zu verhindern, oder solche Effekte zu reduzieren. Die Lumineszenz – Abbau kann über verschiedene Mechanismen, wie Adsorptions- / Desorptions auftreten oder an den Oberflächen, Erstellung oder Aktivierung von Defekten Laden usw. 25-27. Obwohl diese Intensitätsschwankungen die quantitative Analyse von CL Ergebnisse erschweren, können sie die Lebensdauer von optoelektronischen Vorrichtungen verwendet werden, zu untersuchen. Um dies zu verdeutlichen, haben wir die CL – Spektren und Entwicklungen von zwei blau-emittierende Leuchtstoffe, Ce-dotierten La 5 Si 3 O 12 N und Si / Eu-dotierten AlN. 8a zeigt die CL – Spektren für Ce-dotierten La 5 Si 3 O 12 N und Si / Eu-dotierten AlN nach 20 sec Bestrahlung bei 5 kV. Beide Proben zeigen eine intensive blaue Emission: die Bandposition und Intensität für Ce-dotierten La <sub> 5 Si 3 O 12 N sind 456 nm und 3.270 cps, beziehungsweise, während diejenigen für Si / Eu-kodotierte AlN sind 466 nm und 3.100 cps. A priori, der Hauptunterschied zwischen diesen zwei Proben ist die Breite der Emission, da die Emission für Ce-dotierten La 5 Si 3 O 12 N größer aufgrund der Koexistenz mehrerer Bands ist. Somit scheint es, dass beide Materialien geeignet als blau emittierende Leuchtstoffe für FEDs sind, und dass wir Kriterien Herstellungskosten haben zu prüfen, die Kompatibilität mit den anderen Leuchtstoffe oder die Stabilität der Lumineszenzeigenschaften unter Elektronenstrahlbestrahlung, die zu bestimmen am besten geeignet. 8b zeigt die Entwicklungen der CL Intensität der Ce-dotierten La 5 Si 3 O 12 N und Si / Eu-dotierten AlN während Elektronenstrahlbestrahlung bei 5 kV. Für La 5 Si-Ce dotierten 3 O 12 N, nimmt die Intensität von 3270 bis 450 cps in 5 min und bis 95 cps in 60 min. Und zwar unter 3.600 sec5-kV-Bestrahlung, nimmt die Intensität zu mehr als 95% der Ausgangsintensität. Für Si / Eu-dotierten AlN, nimmt die Intensität 3.100 bis 2.500 cps bei 60 min, nämlich eine Abnahme von 20% des Anfangsintensität. Diese Ergebnisse zeigen deutlich , daß die Si / Eu-dotierten AlN ist viel besserer Kandidat als Ce-dotierten La 5 Si 3 O 12 N aufgrund seiner höheren Stabilität. Abbildung 1: Lumineszenz von Seltenen Erden dotierten SiAlON Phosphore Bilder von verschiedenen Phosphore unter sichtbarem (a) und Ultraviolett (b) Licht.. (C) Der normalisierte CL – Spektren von Eu 2+ in verschiedenen Wirtsgittern. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <p class="jove_content" fo:keep-together.within- page = "1"> Abbildung 2: Aufbau von CL (a) Fotografie des SEM mit CL – System, mit Einsatz eine Fotografie des ellipsenförmigen Spiegel.. (B) Schemabild der Lichterkennungssystem. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. Figur 3: Herstellung von SiAlON – Leuchtstoffe (a) Bestimmung der Ausgangspulver, das Gewicht und die Sinterbedingungen;. (B) Die Vermischung der Rohpulver; (C) Sintern der Pulvermischung; (D) Sinterpulver vor und nach dem Zerkleinern.target = "_ blank"> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. Abb . 4: Querschnitt der Zubereitung (a) Mischen der Pulver mit Harz und Härter, und Verdampfen Luft in die Mischung. (B) Gießen in eine Silikonform und Heizung. (C) Polieren der Chips durch handy-Runde und Ar-Ionen – Querschnitt Polierer. (D) Messquerschnitt poliert Bereich. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. Abb . 5: Kern-Schale – Verteilung in Si-dotierte AlN (a) CL-Spektren von AlN-Pulver bei 5 kV mit 1,6% Si dotiert. (B – c) CL Bilder bei 5 kV und 280 nm für wie gesintert (b) und im Querschnitt (c) AlN – Pulver , dotiert mit 1,6% Si genommen sind. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen . Abb . 6: Lokale Analyse von Ca-dotiertem JEM Phosphor CS-SE, kombinierten CS-CL Bilder bei 300 nm (rot), 430 nm (Blau) und 540 nm (grün) und lokale CL – Spektren bei 5 kV für JEM Phosphore genommen dotiert mit 0 (a, b, c) und 0,69 (d, e, f) an. % Ca, respectively.ig6large.jpg "target =" _ blank "> Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. Abbildung 7:.. CL und EDS – Vergleich von Si-dotierten AlN CS-CL und CS-EDS Bilder (a, c) und lokale Spektren (b, d) von AlN Teilchen mit 4,0% dotierten Si – Dotierung Bitte hier klicken , um eine zu sehen größere Version der Figur. Fig . 8: Luminescence Stabilität von zwei blauen Phosphore (a) CL – Spektren der Ce-dotierten La 5 Si 3 O 12 N und Si / AlN bei 5 kV nach 20 sec Bestrahlung Eu-dotiert. (b </strOng>) Evolutions von CL Intensität der Ce-dotierten La 5 Si 3 O 12 N und Si / Eu-dotierten AlN während der Elektronenbestrahlung bei 5 kV. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.