Ajuste de desajuste de tamaño catiónico de la fotoluminiscencia en los fósforos de oxinitruro

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química del estado sólido Química del estado sólido
• La luminiscencia es la luminiscencia.

Sus antecedentes:

• La generación de luz blanca para LED a menudo utiliza fósforos rojos o amarillos excitados por la luz azul.
• Los materiales a base de nitruro de silicio (por ejemplo, M(2) Si(5) N(8), MSi(2) O(2) N(2), CaAlSiN(3), SiAlON) son huéspedes estables del fósforo.
• El ajuste de las propiedades luminiscentes a través de la sustitución catiónica es común, pero los mecanismos no se comprenden completamente.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto del desajuste de tamaño catiónico en los desplazamientos de fotoluminiscencia en las rejillas M{1.95) Eu{0.05) Si{5-x) Al{x) N{8-x) O{x}.
• Explorar la influencia del desajuste de tamaño en las propiedades de apagado térmico.
• Elucidar los mecanismos subyacentes responsables de estos efectos observados.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de M{1.95) Eu{0.05) Si{5-x) Al{x) N{8-x) O{x) fósforos con variados cationes M (Ca, Sr, Ba).
• Espectroscopia de fotoluminiscencia para analizar espectros de emisión y desplazamientos.
• Mediciones de apagado térmico para evaluar la estabilidad de la luminiscencia a temperaturas elevadas.

Principales resultados:

• Se observaron cambios sistemáticos de fotoluminiscencia, correlacionados con la diferencia de tamaño entre el anfitrión (M) y el dopaje (Eu(2+)) cationes.
• Un desplazamiento hacia el rojo ocurrió cuando los cationes M (Ba, Sr) eran más grandes que Eu(2+), mientras que un desplazamiento hacia el azul ocurrió cuando el catión M (Ca) era más pequeño.
• El desajuste de tamaño también influyó en el enfriamiento térmico, con diferentes efectos observados para diferentes M cations.

Conclusiones:

• El desajuste del tamaño catiónico es un factor crítico en la sintonización de la fotoluminiscencia y el enfriamiento térmico en estos fósforos de oxinitruro.
• Se propone un mecanismo de agrupación de aniones locales, que implica la coordinación diferencial nitruro/óxido para Eu(2+), para explicar los efectos de desajuste observados.
• Este mecanismo ofrece una estrategia general para optimizar las propiedades ópticas y otras de los materiales de oxinitruro sensibles a la coordinación local.