c型立方Y2O3:Eu晶须C2位的发光性质

佐藤优子，纳贾夫，大雄重雄和齐藤秀敏

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发布:2005年9月

主题

抽象的

关键字

介绍

实验

结果与讨论

结论

承认

参考

详细联系方式

抽象的

Y₂O_3.:铕荧光须生长在(100)和(111)钇稳定的氧化锆上在大气压下使用化学气相沉积技术的衬底。Y的光致发光(PL)特性₂O_3.本文描述并讨论了在两种取向基底上生长的Eu荧光晶须。从<111>和<100> Y得到的PL谱没有差异₂O_3.:有Eu胡须。在适当的EU浓度下，<111> Y的发光强度₂O_3.:Eu晶须高于<100>Y₂O_3.：欧盟胡须。

关键字

Y₂O_3.，whiskers,luminescence,年代ymmetry,年代tructure

介绍

氧化物基荧光粉具有化学惰性、热稳定性和抗等离子体侵蚀等优点。氧化钇是钇最重要的化合物之一，用途最大。Y的结晶状态₂O_3.：Eu的是用于既紫外 - 和电子激荧光粉用途重要的材料之亚博网站下载一。它已经被用于制造Y₂O_3.:欧盟在彩色显像管中使颜色变红的荧光粉[1-8]。尽管Y₂O_3.Eu晶体具有较高的发光效率、高的色纯度和良好的化学和热稳定性，材料成本高，确保Eu激活剂在这些荧光粉中的最有效利用是重要的。亚博网站下载

我们开发了一种在常压下操作的化学气相沉积(CVD)技术，用于生长金属氧化物非晶和结晶薄膜。我们的CVD设置基本上是一种热敏CVD。然而，该装置具有设计金属氧化物微晶结构的能力，具有高生长速率的外延和非外延工艺，无需真空系统操作[9-18]。例如，高取向ZnO外延晶须[9,10]和MgO/ZnO异质外延晶须[17]就是我们的CVD方法的产物。这些氧化物晶须生长速度快，结晶度好，取向均匀。高过饱和条件有利于各种金属氧化物晶须的生长。

我们已经比较了随机取向Y获得的光致发光(PL)强度₂O_3.:Eu多晶膜和<100>Y₂O_3.：欧盟荧光晶须[18]。虽然Y的PL强度₂O_3.:Eu多晶膜在Eu浓度为3 at时强度最大。％，高度定向Y的强度₂O_3.:Eu荧光须持续增加至10。％．这表明发射效率可能受到晶体方向方向的影响。

在这项研究中，Y₂O_3.:采用常压CVD技术在钇稳定氧化锆(YSZ)上生长了铕荧光晶须。Y的PL特性₂O_3.：欧盟荧光晶须长到两个晶体方向。

实验

（100）和（111）YSZ的单晶底物被切成10块x10x然后用去离子水超声清洗30分钟。处理后，用甲醇和丙酮清洗单晶。Y₂O_3.Eu晶须是使用常压CVD设备制备的，如图1所示，该设备以前用于外延锐钛矿膜的制备[13-16]，使用四异丙氧化物钛作为源配合物。反应物，钇二醇甲甲烷（Y（DPM）_3.三(2,2,6,6-四甲基)-3,5-庚二酸钇₃₃H₅₇O₆Y，Showa Denko Co.，引用纯度为99.9％）和铕二醇甲烷甲烷（EU（DPM）_3.铕。

三(2,2,6、6-tetramethyl) 3, 5-heptane-dionate C₃₃H₅₇O₆Eu，昭和电工株式会社，报价纯度为99.7%)装入蒸发器，并使用电加热器蒸发。测量汽化器的内部温度K型热电偶定义为蒸发温度。蒸发温度保持在205ºC。反应物蒸气首先通过以2.0 dm的速率流动的氮气携带^3./min，然后从金属喷嘴直接喷到安装在电加热器上的单晶(100)和(111)YSZ基板上。表面温度测量使用K-type热电偶定义为基板温度。反应物蒸气立即被基片加热器的热能分解，形成多晶晶须。首先，Y的沉积时间₂O_3.:在(100)和(111)YSZ衬底上合成了Eu晶须，并对其生长速率进行了测定。接下来,Y₂O_3.:Eu微晶的合成时间为50 ~ 25 min，膜厚为10 μm。使用电加热器将衬底加热到650°C。在整个实验过程中，喷嘴与基体之间的距离保持在15 mm。样品的光致发光光谱在室温下(使用JASCO公司的FP 6500DS光谱仪)，配备1800槽/mm光栅。波长分辨率保持在1 nm。使用感应耦合等离子体 - 原子发射光谱法（ICP-AES）用分光光度计测定样品中的金属的组合物，SPS-400，精工电子有限公司

结果与讨论

To得到优先取向生长的Y₂O_3.:Eu膜是在发生不均匀气体反应的温度区域合成的。优先取向方向为Y₂O_3.：在（100）和（111）ysz底物上生长的欧盟晶须分别使用X射线衍射[19]分别确定为<100>和<111>。

图2和图3显示了<100>和<111> Y的发光光谱₂O_3.,分别是欧盟的胡须。峰值在593 nm, 599 nm，以及最强的峰值在611 nm⁵D₀→⁷F₂过渡(1 - 8)在光谱上看到。分别在590nm和630nm附近⁵D₀→⁷F₁过渡和⁵D₀→⁷F_3.分别过渡。<100>和<111> Y的PL谱无差异₂O_3.：看到了欧盟胡须。发光强度随Eu浓度的增加而增加。这些结果表明，Eu的强度与Eu的浓度密切相关。图4显示了从<100>和<111> Y观测到的611 nm显著线的相对强度₂O_3.：欧盟胡须。最高发光强度值归一化至100%。图4中的两条曲线都随掺杂剂浓度的增加呈线性增加。<111> y的pl强度₂O_3.：欧盟胡须高于<100> y₂O_3.：欧盟胡须。

众所周知，稀土掺杂氧化钇时，会掺杂到两个具有不同对称C的非等效晶位₂和C_3.我．虽然这些位点由6个氧离子和2个氧空位构成，如图5所示，但两个位点的氧空位位置不同。当欧盟^{3 +}离子占据了C_3.我网站，排放⁷F₀→⁵D₀过渡是禁止的。另一方面，当欧盟^{3 +}离子占据了C₂网站，排放⁵D₀→⁷F_J过渡是允许的。

R. B. Hunt等人。[20]复制的能量级方案⁷F₀，⁷F₁，⁵D₀和⁵D₁水平的欧盟^{3 +}在Y₂O_3.，对于两个C₂和C_3.我网站，基于Heber等人报道的结果。[21]在Y的单晶上₂O_3.:欧盟。根据报告的数据，⁵D₀C级_3.我网站预计为87厘米^－1能量比⁵D₀C级₂子格。因此,欧盟^{3 +}发光峰分别位于587.7 nm和582.4 nm处₂和C_3.我网站,分别。

考虑到这一事实，我们可以将实际情况与上述线的强度进行比较，这两种晶须生长在不同取向的基底上。如果有优先融合欧盟，则预期延长统一的线587.7nm和582.4nm的相对综合强度比。^{3 +}离子在其中一个位置。比较587.7nm和582.4 nm线的相对集成强度比的结果如图6所示。当<111>Y时，587.7 nm和582.4 nm处的峰强度比略有增加₂O_3.：欧盟胡须和<100> y减少₂O_3.：欧盟胡须，建议欧盟的优惠融合^{3 +}【答案】C₂．这被认为是产生<111>和<100> Y发光强度差的可能原因之一₂O_3.：欧盟胡须。

结论

<100>和<111>Y₂O_3.:欧盟采用常压CVD技术分别在(100)和(111)YSZ上生长了荧光晶须。红色发射来自<111>Y₂O_3.：欧盟胡须高于<100> y₂O_3.：欧盟胡须。频谱分析表明，欧盟的加入是优先的^{3 +}【答案】C₂在<111> Y₂O_3.：欧盟胡须。这一现象可能会增强<111> Y的红色发射₂O_3.：欧盟胡须。

承认

教育部科学研究(B)和探索性研究资助项目(合同编号11450247和14655269)给予部分资助。亚博老虎机网登录作者还感谢21世纪的支持^圣长冈工业大学的世纪COE项目。

参考

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详细联系方式

佐藤优子，纳贾夫，大雄重雄和齐藤秀敏

化学系

长冈工业大学

长冈

940 - 2188年新泻

日本

电子邮件:(电子邮件保护)