Низкоэнергетическая Катодолюминесценция для (OXY), нитрид люминофоров

Свечение распространяется не только в поперечном направлении, но и в глубину. Такое распределение ядро-поверхность с наблюдаемой ХЛ путем изменения энергии электронов, так как она изменяет глубину проникновения падающих электронов 21. Тем не менее, глубина проникновения изменяется для каждого материала и соответствие между энергией электронов и глубиной проникновения не является линейным, и может ввести некоторые дополнительные эффекты, такие как реабсорбции более высокой энергии фотона из более глубоких областей самим материалом. Таким образом, может быть предпочтительным, чтобы непосредственно наблюдать распределение ядро-поверхность через наблюдение поперечного сечения. В случае порошки люминофоров, такое наблюдение может быть достигнуто путем улавливания частиц в смоле и полировать из порошка композита смолы путем поперечного сечения шлифовальщиком, например. Поскольку частицы распределены случайным образом в смоле, направление резания не контролируется. Тем не менее, высокое количество частиц аllows резки достаточное количество частиц, чтобы сделать такой анализ действителен. Чтобы проиллюстрировать это, мы исследовали распределение люминесценции Si-легированного порошка AlN. На рисунке 5а представлены спектры КЛ AlN порошков , легированных 0,0% и 1,6% Si. Испускание нелегированного AlN состоит из 2-х полос на 350 и 380 нм, в то время как AlN, легированный 1,6% полосы при 350 нм с чистой плечо при 280 нм. 350 и 380 нм полосы приписываются Al-кислородных вакансий комплексов (O N -V Al), в то время как плечо при 280 нм с O-очищенными AlN , пострадавших от Si с образованием SiO пар 22. На рисунке 5б и 5в показывают CL Снимки, сделанные при 280 нм по спеченных и кросс-секционного AlN порошков, легированных 1,6% Si, соответственно. 280 нм излучение неоднородно вдоль частиц из CL образа в качестве спеченного образца, более яркие участки кажутся по краям номиналастицы, но морфологию частиц и их распределение может сделать такие наблюдения не столь очевидны. Тем не менее, из CL изображение поперечного-секционного образца, по-видимому ясно, что излучение 280 нм в основном локализуется на поверхности частиц, предполагая, что частицы AlN фактически покрыты путем очистки с Si-плодородного слоя и поверхности может продолжаться. Локальные изменения состава в Сиалон люминофоров может существенно влиять на свойства люминесценции. Таким образом, та же редкоземельных ионов в различных хозяевах-решеток или в разных местах могут давать различные выбросы 15,18-20. Но, к сожалению, локальные различия в ходе спекания, такие как распределение температуры или сырье пропорции, или при частичном окислении на поверхности частиц, как ожидается, что приводит к изменению состава вдоль частиц и / или в сосуществование нескольких фаз. Такие эффекты не могут быть динепосредственно наблюдаемой со структурными и химическими методами определения характеристик. Таким образом, важно исследовать локальные свойства свечения люминофора. С точным контролем размера и положения электронного пучка в СЭМ, можно не только приобрести спектр CL из наноразмерной области, но и для получения высокого разрешения CL изображения центров люминесценции. (La, Ce) Al (Si 6-Z Аль Z) (N 10-г O г) (г ~ 1) (ДСР) представляет собой интенсивный синий люминофор , который подходит для общего освещения. Было обнаружено, что путем замены (La, Ce) Са, красное смещение и уширение пиков CL происходят в соответствии с Ca-легированием. Считалось , что Са влияет на кристаллическое поле расщепление Ce 3+. Тем не менее, это объяснение, основываясь только на спектрах люминесценции, вводит в заблуждение, как показали поперечного сечения локального анализа. 15 На рисунке 6 показан поперечный секнальных SE (CS-SE), комбинированные CS-CL изображения при 300 нм (красный), 430 нм (синий цвет) и 540 нм (зеленый) и локальных спектров КЛ, принятым на 5 кВ для ДСР люминофоров, легированного 0 (а, Ь, с) и 0,69 (д, д, е) в. % Са, соответственно. Должно было отмечено, что эти длины волн были выбраны с целью уменьшения полосы перекрытия в случае, когда существует несколько групп. Для CS-CL изображение Са нелегированный образца, частицы ДСР состоят из множества частиц, агломерированных друг с другом. Люминесценции при 430 нм почти равномерно распределены с некоторой яркой области и некоторые из локализованной области при 300 нм. С другой стороны, границы зерен показывают более темный излучение. Локальный анализ CL показывает, что форма спектра является относительно сопоставимы в любых положениях, со сдвигом полос от 430 до 450 нм и спектральной интенсивности в хорошем согласии с картинками. Для CS-CL образ Ca-легированного, существуют значительные различия между 430 и 540 нм. Субмикронного пятна ярко проявляются ярче при 300 и 540 нм вдоль большой роrtion частиц с пограничных областей темнее зерна, в то время как излучение 430 нм локализован в другой части частиц. По местному анализу, CL спектр, полученный на 430 нм яркая область (пункт 3) состоит полоса при 440 нм, что сравнимо по той, которая наблюдается для Ca-нелегированного образца. Светлые области при 540 нм, внедренные в той же частицы, (точки 1 и 4) показывают полосу при 480-490 нм. Небольшие светлые области при 300 нм (точка 2) и пограничной области темного зерна (точка 5) показывают полоса при 440 нм с плечом при 480 нм, причем иногда на эмиссии при 310 нм. На основании литературных и XRD анализа, мы можем приписать полоса с центром около 430 нм до Ce 3+ в ДСР 22 и что при 480 нм до Ce 3+ в альфа-Сиалон 23. Чем темнее широкая эмиссия возникла в Ce 3+ в бета-Сиалон, и что при 310 нм до Сиалон материал – хозяин. Эти результаты доказывают, что красное смещение и уширение пиков CL в соответствии с Са допингом не могут быть отнесеныдля Са-индуцированных изменений в кристаллическом поле расщепления Ce 3+ , как первоначально предполагалось, но больше сосуществования различных фаз внутри одних и тех же частиц и постепенного превращения бета-Сиалон к альфа-Сиалон с Ca допингом. Хотя наблюдение различных эмиссионных центров и их распределение возможно с помощью низкоэнергетического CL, оно не может быть достаточно, чтобы полностью понять природу центров люминесценции. В таких случаях необходимо сочетать измерения CL с другими методами. Поскольку падающий электроны могут генерировать и другие сигналы рядом CL, можно непосредственно соотнести излучение света с электрическим, химическим или структурным свойствам, исследуя ту же область с различными методами электронно-лучевых. Таким образом, соотношение CL с высокой разрешающей способностью ТЭМ (ПЭМВР) и EBIC использовался для характеристики дефектов, таких как дислокации или дефектов упаковки. Что касаетсяизменение концентрации / композиции, сочетание CL с ТЕМ, EDS или оже-спектроскопии может привести к лучшему пониманию происхождения люминесценции. Здесь мы проиллюстрируем этот аспект, исследуя излучение Si-легированного порошка AlN. На рисунке 7 показаны изображения CS-CL и CS-СЭД (а, б) и локальные спектры (в, г) из AlN частиц , легированного 4,0% Si легирование. CS-CL изображение было получено при 350 нм, в то время как CS-СЭД изображение состоит из суперпозиции Si и Al распределения. CS-CL изображение показывает темную удлиненную конструкцию в центре частиц. Локальные спектры CL, принятые в светлой области состоят из сильного пика при 350 нм с плеч на 280, 380 и 460 нм. Тем не менее, существуют четкие изменения в соотношениях между этими разными группами с позицией. Области, показывающие более яркое излучение на длинах волн 350 нм (точка 1) показывает более высокую эмиссию 280 нм и менее эмиссии 460 нм по сравнению с майн полоса при 350 нм, в то время как более темный удлиненного патч (точка 2) показывает меньшую эмиссию 280 нм и более высокой эмиссии 460 нм по сравнению с основной полосы при 350 нм. 460 нм происходит от Si-размещения дефектов в AlN 24. СЭД изображения и локальные спектры показывают, что более темный удлиненную область показывают меньшую Al и Si более высокого состава по сравнению с остальными частицами. По сравнению с результатами , полученными на рисунке 5, можно предположить , что за счет увеличения количества Si в AlN, вторичная реакция протекает между Si и AlN, который индуцирует образование фаз Сиалон. Двумя важными параметрами для материала, используемого в устройствах являются материалы высокая производительность и стабильность в условиях стресса. Действительно, деградация свойств материала в условиях стресса уменьшит срок его службы, которая не является промышленно жизнеспособным. Таким образом, для электронно-лучевого стимулированных устройств, таких, как электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и ДАЭ, то пecessary развивать электронно-лучевого облучения устойчивые люминофоров и / или понять электронно-лучевого индуцированные механизмы для того, чтобы предотвратить или уменьшить такие эффекты. Деградация люминесценции может происходить через различные механизмы, такие адсорбции / десорбции или зарядки на поверхности, создание или активации дефектов и т.д. 25-27. Хотя эти вариации интенсивности усложнит количественный анализ результатов Сl, они могут быть использованы для исследования жизни оптико-электронных приборов. Чтобы проиллюстрировать это, мы имеем спектры CL и эволюций двух синих люминофоров, Ce , легированного La 5 Si 3 O 12 N и Si / Eu-легированного AlN. На рисунке 8а показаны спектры CL для Ce-легированного La 5 Si 3 O 12 N и Si / Eu-легированного AlN через 20 сек облучения при 5 кВ. Оба образца демонстрируют интенсивное синее излучение: положение полосы и интенсивности для Ce-легированного La <к югу> 5 Si 3 O 12 N 456 нм и 3270 сП, соответственно, в то время как для Si / Eu-codoped AlN являются 466 нм и 3,100 сП. Априори, основное различие между этими 2 выборок широты излучения, так как эмиссия для Ce , легированного La 5 Si 3 O 12 N больше из – за сосуществования нескольких полос. Таким образом, представляется, что оба материала пригодны в качестве синих люминофоров для ДАЭ, и что мы должны рассмотреть критерии как стоимость изготовления, совместимость с другими люминофоров или стабильность люминесцентных свойств при электронно-лучевой облучения, чтобы определить наиболее подходящий. Рисунок 8b показывает эволюций интенсивности КЛ от Ce-легированного La 5 Si 3 O 12 N и Si / Eu-легированного AlN при электронно-лучевой облучения при 5 кВ. Для Ce-легированного La 5 Si 3 O 12 N, интенсивность уменьшается от 3270 до 450 гц в течение 5 мин и до 95 гц в 60 мин. А именно, при 3,600 секоблучения 5-кВ, интенсивность уменьшается более чем на 95% от начальной интенсивности. Для Si / Eu-легированного AlN, интенсивность уменьшается до 3,100 2500 сПз в 60 мин, а именно: снижение на 20% от этой начальной интенсивности. Эти результаты ясно показывают , что Si / Eu-легированного AlN гораздо лучше , чем кандидат Ce-легированного La 5 Si 3 O 12 N связано с его более высокой стабильностью. Рисунок 1: Люминесценция редкоземельных легированных Сиалон люминофоров Изображения различных люминофоров при видимом (а) и ультрафиолетовом (б) света.. (С) Нормализованная CL спектры Eu 2+ в различных решетках хозяевах. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. <p class="jove_content" fo:keep-together.within- страница = "1"> Рисунок 2: Настройка CL (а) Фотография РЭМ с CL системы, с врезке фотографи эллипсоидальной зеркало.. (Б) Схематическое изображение системы обнаружения света. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. Рисунок 3: Приготовление Сиалон люминофоров (а) Определение Исходным порошков, вес и спекание условиях;. (Б) Смешивание исходных порошков; (С) Спекание порошковой смеси; (D) спеченные порошки до и после дробления.целевых = "_blank"> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. Рисунок 4:. Подготовка Поперечное сечение (а) смешивание порошков со смолой и отвердителем, и выпаривание воздуха в смеси. (Б) Заливка в форму кремния и отопления. (С) Полировка чипов с удобным нахлеста и Ar-ионным поперечным сечением шлифовальщиком. (D) Измерение поперечного сечения полированную области. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. Рис . 5: Распределение ядро-оболочка в легированной кремнием AlN (а) CL-спектры AlN порошков, легированных 1,6% Si на 5 кВ. (Ь – с) CL снимки , сделанные при 5 кВ и 280 нм для ас-спеченные (б) и кросс-секционного (с) AlN порошки , легированные 1,6% Si, соответственно. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть большую версию этой фигуры , Рис . 6: Локальный анализ Са-легированного JEM люминофора CS-SE, комбинированные изображения CS-CL при 300 нм (красный), 430 нм (синий) и 540 нм (зеленый) и локальных спектров КЛ принято на 5 кВ для ДСР люминофоров легированный 0 (а, б, в) и 0,69 (д, д, е) в. % Са, соответственно.ig6large.jpg "целевых =" _blank "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. Рисунок 7:.. CL и СЭД Сравнение Si-легированного AlN CS-CL и CS-СЭД изображений (а, с) и локальных спектров (б, г) из AlN частиц , легированных 4,0% Si легирующей Пожалуйста , нажмите здесь для просмотра большая версия этой фигуры. Рис . 8: люминесценция стабильность двух синих люминофоров (а) CL спектры Ce , легированного La 5 Si 3 O 12 N и Si / Eu-легированного AlN через 20 сек облучения в 5 кВ. (б </strОнг>) Эволюции интенсивности ХЛ Ce-легированного La 5 Si 3 O 12 N и Si / Eu-легированного AlN при электронно-лучевой облучения в 5 кВ. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.