Catodoluminescência baixa energia para (oxi) Phosphors nitreto

A luminescência é distribuído não só lateralmente mas também em profundidade. Tal distribuição do núcleo da superfície é observável com CL alterando a energia electrónica, uma vez que varia a profundidade de penetração dos electrões incidentes 21. No entanto, a profundidade de penetração varia para cada material e a correspondência entre a energia dos electrões e da profundidade de penetração não é linear, e pode apresentar alguns efeitos adicionais, tais como a reabsorção de maior energia de fotões a partir das regiões mais profundas pelo próprio material. Assim, pode ser preferível a observar directamente a distribuição do núcleo da superfície por meio de observação secção transversal. No caso de pós de fósforo, essa observação pode ser conseguido aprisionando as partículas para uma resina e o composto em pó polonês-resina pela secção transversal polidor, por exemplo. Uma vez que as partículas estão distribuídas aleatoriamente, na resina, a direcção de corte não é controlável. No entanto, a elevada quantidade de partículas de umllows corte partículas suficientes para fazer uma análise desse tipo válido. Para ilustrar este ponto, nós investigamos a distribuição de luminescência de pó de AlN Si dopado. Figura 5a mostra os espectros de CL de pós de nitreto de alumínio dopado com 0,0% e 1,6% de Si. A emissão do AlN não dopado consiste em 2 bandas, a 350 e 380 nm, enquanto que do AlN dopado com 1,6% de uma banda a 350 nm com um ombro a 280 nm claro. As bandas de 350 e 380 nm são atribuídos aos complexos de vaga-oxigénio (Al O N -V Al), enquanto que o ombro a 280 nm com o AlN Purificou-O afectada por Si para formar vapor de SiO de 22. A Figura 5b e 5c mostram o CL imagens tomadas a 280 nm para tal como sinterizado e em corte transversal pós de nitreto de alumínio dopado com 1,6% de Si, respectivamente. A emissão a 280 nm é não uniforme ao longo das partículas a partir da imagem CL da amostra tal como sinterizado, as áreas mais claras parecem ser as bordas do partigos, mas as morfologias das partículas e sua distribuição pode fazer tais observações não tão óbvio. No entanto, a partir da imagem CL da amostra em corte transversal, parece claramente que a emissão 280 nm é localizada principalmente nas superfícies das partículas, o que sugere que as partículas de nitreto de alumínio são, na verdade, revestido por uma camada e a superfície Si-rico purificação pode prosseguir. mudanças na composição locais em fósforos Sialon pode afetar drasticamente as propriedades de luminescência. Assim, o mesmo íon de terra rara em diferentes hospedeiras-redes ou em diferentes locais podem dar diferentes emissões 15,18-20. Mas, infelizmente, as diferenças locais durante a sinterização, tais como uma distribuição da temperatura ou a matérias-primas proporção, ou a oxidação parcial da superfície das partículas, são esperados, resultando em mudanças da composição ao longo das partículas e / ou em a coexistência de várias fases. Tais efeitos podem não ser ditamente observáveis ​​com técnicas de caracterização estrutural e química. Assim, é importante investigar as propriedades de luminescência de um fósforo locais. Com o controlo preciso do tamanho e posição do feixe de electrões num SEM, é possível não só para adquirir um espectro CL a partir de uma região nanoescala, mas também para obtenção de imagens de alta resolução Cl pelos centros de luminescência. (La, Ce) Al (6 Si-Al z z) (N-10 Z ó Z) (Z ~ 1) (JEM) é uma substância fosforescente azul intensa que é apropriado para iluminação geral. Verificou-se que a substituição por (La, Ce) de Ca, um desvio para o vermelho e um alargamento dos picos CL ocorrem de acordo com Ca-dopagem. Acreditava-se que Ca estava afetando a divisão do campo de cristal de Ce 3+. No entanto, esta explicação, apenas com base nos espectros de luminescência, é enganadora, conforme revelado por análise local transversal. 15 A Figura 6 mostra a cruz-seccional SE (CS-SE), combinados imagens CS-CL em 300 nm (vermelho), 430 nm (azul) e 540 nm (verde) e espectros CL local, tomada em 5 kV para fósforos JEM dopados com 0 (a, b, c) e 0,69 (d, e, f) a. % De Ca, respectivamente. Tem sido observado que a estes comprimentos de onda foram seleccionados de modo a reduzir as bandas que se sobrepõem no caso em que existem várias bandas. imagem CS-CL da amostra Ca-não dopado para, JEM partículas consistem de muitas partículas aglomeradas umas com as outras. A luminescência em 430 nm é quase que uniformemente distribuído com alguma área mais clara e alguma da área localizada a 300 nm. Por outro lado, os limites dos grãos apresentam emissão mais escura. análise CL local revela que a forma espectral é relativamente comparáveis ​​em quaisquer posições, com um deslocamento das bandas de 430-450 nm e a intensidade espectral em boa concordância com as imagens. imagem CS-CL de Ca-dopado para, existem diferenças significativas entre 430 e 540 nm. manchas submicrométricas claramente parecem mais brilhantes a 300 e 540 nm ao longo de uma grande portion das partículas com regiões de fronteira de grão mais escura, enquanto a emissão 430 nm é localizada na outra secção das partículas. Pela análise local, o espectro CL tomada em um 430 nm brilhante área (ponto 3) consiste de uma banda a 440 nm, comparável ao observado para a amostra Ca-não dopado. As áreas brilhantes em 540 nm, incorporados na mesma partícula, (pontos 1 e 4) mostram uma banda de 480-490 nm. áreas brilhantes pequenos em 300 nm (ponto 2) e na região do contorno de grão escuro (ponto 5) mostram uma banda a 440 nm com o ombro a 480 nm, com ocasionalmente em emissão a 310 nm. Com base na análise da literatura e DRX, podemos atribuir a banda centrada em torno de 430 nm a Ce 3+ em JEM 22 e que em 480 nm para Ce 3+ em α-SiAlON 23. A emissão ampla mais escura é originado de Ce 3+ em β-SiAlON, e que material hospedeiro em 310 nm para Sialon. Estes resultados provam que o desvio para o vermelho e ampliação dos picos CL de acordo com Ca doping não pode ser atribuídaàs mudanças induzidas pelo Ca na divisão do campo de cristal de Ce 3+ pensava inicialmente, mas mais para a coexistência de diferentes fases no interior das mesmas partículas ea transformação gradual de β-SiAlON para a-SiAlON com Ca doping. Embora a observação dos diferentes centros de emissão e sua distribuição é possível usando CL baixa energia, pode não ser suficiente para compreender plenamente a natureza dos centros de luminescência. Em tais casos, é necessário combinar as medições de CL com outras técnicas. Uma vez que os electrões incidentes podem gerar outros sinais ao lado CL, é possível correlacionar directamente a emissão de luz com propriedades estruturais eléctricas, químicas ou por meio da investigação da mesma área com as diferentes técnicas de feixe de elétrons. Assim, a correlação de CL com TEM de alta resolução (HRTEM) e EBIC tem sido utilizado para caracterizar os defeitos, tais como deslocações ou falhas de empilhamento. Quanto aa variação de concentração / composição, a combinação de CL com MET, EDS ou espectroscopia de Auger pode resultar numa melhor compreensão da origem da luminescência. Aqui, ilustramos a este aspecto, investigando a emissão de pó de nitreto de alumínio Si dopado. A Figura 7 mostra as imagens CS-CL e CS-EDS (a, b) e local espectros (c, d) de AlN partícula dopado com 4,0% de Si doping. A imagem CS-CL foi tomada em 350 nm, enquanto a imagem CS-EDS consiste na superposição de distribuição de Si e Al. A imagem CS-CL mostra mais escura estrutura alongada no centro das partículas. espectros CL locais tomadas na região brilhante consistem em um forte pico a 350 nm com ombros a 280, 380, e 460 nm. No entanto, existem claras alterações nas proporções entre estes diferentes bandas com a posição. Áreas que mostram uma emissão mais brilhante a 350 nm (ponto 1) mostra uma maior emissão de 280 nm e de emissão de 460 nm menor em comparação com a mAin banda a 350 nm, enquanto que o adesivo mais escura alongada (ponto 2) mostra uma menor emissão de 280 nm e de emissão de 460 nm superior em comparação com a banda principal a 350 nm. A 460 nm é originado a partir Si-acomodando defeitos de AlN 24. EDS imagens e espectros locais revelam que mais escura da área alongada mostrar uma menor Al e Si maior composição em comparação com o resto das partículas. Em comparação com os resultados observados na Figura 5, pode-se supor que, ao aumentar a quantidade de Si em AlN, uma reacção secundária ocorre entre Si e AlN, o que induz a formação de fases de SiAlON. Os dois parâmetros importantes para um material usado em dispositivos são materiais de elevado desempenho e estabilidade sob tensão. Com efeito, uma degradação das propriedades do material sob tensão irá reduzir o seu tempo de vida, o que não é industrialmente viável. Assim, para dispositivos de feixe de elétrons estimuladas, tais como tubos de raios catódicos (CRT) e FEDs, é necessary para desenvolver fósforos resistentes a irradiação por feixe de electrões e / ou para compreender os mecanismos induzidos por feixe de electrões a fim de evitar ou reduzir estes efeitos. A degradação de luminescência pode ocorrer através de diferentes mecanismos, tais adsorção / dessorção de carregamento ou na superfície, ou a criação de defeitos de activação, etc 25-27. Embora estas variações de intensidade complicar a análise quantitativa dos resultados de CL, eles podem ser usados ​​para investigar o tempo de vida dos dispositivos optoelectrónicos. Para ilustrar este ponto, temos os espectros e evoluções de dois fósforos azuis emissores de CL, dopado-Ce La 5 Si 3 O 12 N e Si / Eu-dopado AlN. Figura 8a mostra os espectros de CL para Ce-dopado La 5 Si 3 O 12 N e Si / EU-dopado AlN depois de 20 segundos de irradiação a 5 kV. Ambas as amostras mostram uma emissão azul intensa: a posição e intensidade de bandas de La Ce-dopado <sub> 5 Si 3 O 12 N são 456 nm e 3.270 cps, respectivamente, enquanto que aqueles para Si / AlN Eu-codoped são 466 nm e 3.100 cps. A priori, a principal diferença entre estes 2 amostras é a amplitude da emissão, uma vez que a emissão de Ce-dopado La 5 Si 3 O 12 N é maior devido à coexistência de várias bandas. Assim, parece que ambos os materiais são adequados como substâncias fosforescentes emitindo no azul para feds, e que nós temos que considerar os critérios como custo de fabrico, o grau de compatibilidade com as outras substâncias fosforescentes ou a estabilidade das propriedades de luminescência, sob irradiação com feixe de electrões, para determinar o mais adequado. a Figura 8b mostra as evoluções de intensidade CL de Ce-dopado La 5 Si 3 o 12 N e Si / Eu-dopado AlN durante a irradiação por feixe de elétrons a 5 kV. Para Ce-dopado La 5 Si 3 O 12 N, a intensidade diminui de 3.270 para 450 cps em 5 min e 95 cps em 60 min. Nomeadamente, sob 3.600 segde irradiação de 5 kV, a intensidade diminui mais do que 95% da intensidade inicial. Para AlN Si / EU-dopado, a intensidade diminui 3.100 a 2.500 cps em 60 min, a saber, uma diminuição de 20% da intensidade inicial. Estes resultados mostram claramente que o AlN Si / EU-dopado é muito melhor candidato do que Ce-dopado La 5 Si 3 N O 12 é devido à sua maior estabilidade. Figura 1: luminescência de terras-raras dopados fósforos SiAlON Fotos de fósforos diferentes em (a) e ultravioleta (b) a luz visível.. (C) Normalizado CL espectros de Eu 2+ em diferentes treliças de acolhimento. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <p class="jove_content" fo:keep-together.within- page = "1"> Figura 2: Configuração de CL (a) Fotografia da SEM com CL sistema, com inserir uma fotografia do espelho elipsoidal.. (B) imagem esquemática do sistema de detecção de luz. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 3: Preparação de fósforos de SiAlON (a) Determinação dos pós de partida, condições relativas ao peso e sinterização;. (B) mistura dos pós-primas; (C) sinterização da mistura em pó; (D) pós sinterizados antes e após esmagamento.target = "_ blank"> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 4:. Preparação de secção transversal (a) a mistura dos pós com a resina e endurecedor, e evaporando de ar na mistura. (B) de derramamento em um molde de silicone e aquecimento. (C) Polimento dos chips por handy-colo e Ar-ion corte transversal polidor. (D) Medir a área transversal polido. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 5:. Distribuição do núcleo-shell no AlN Si dopado (a) CL espectros de pó de nitreto de alumínio dopado com 1,6% de Si a 5 kV. (B – c) imagens CL tomada em 5 kV e 280 nm para as-sinterizado (b) e pós (c) AlN corte transversal dopados com 1,6% de Si, respectivamente. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura . Figura 6:. Análise local de fósforo JEM Ca-dopado CS-SE, combinados imagens CS-CL em 300 nm (vermelho), 430 nm (azul) e 540 nm (verde) e espectros CL local, tomada em 5 kV para fósforos JEM dopado com 0 (a, b, c) e 0,69 (d, e, f) a. % De Ca, respectivamente.ig6large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 7:.. CL e EDS comparação de imagens Si-dopados AlN CS-CL e CS-EDS (a, c) e local espectros (b, d) de AlN partícula dopados com 4,0% Si doping Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 8:. Luminescência estabilidade de dois fósforos azuis (a) Os espectros de CL-Ce dopado La 5 Si 3 O 12 N e Si / EU-dopado AlN depois de 20 segundos de irradiação a 5 kV. (b </strong>) Evolutions de intensidade CL de Ce-dopado La 5 Si 3 O 12 N e Si / Eu-dopado AlN durante a irradiação por feixe de elétrons a 5 kV. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.