Effect of AlF3 and H3BO3 fluxes on the structure and optical properties of Ca-α-SiAlON:Eu2+ phosphor powders

• Autorzy: Pawlik T. , Michalik D. , Sopicka-Lizer M. , Lisiecki R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2016.1.6

Warianty tytułu

PL

Wpływ topników AlF3 i H3BO3 na strukturę i właściwości optyczne luminescencyjnych proszków Ca-α-Sialon:Eu2+

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The continuous increase in demand for electric power necessitates constant search for new energy-efficient and economical light sources. One of them are light-emitting diodes (LEDs), requiring further development of materials enabling generation of warm white light that could replace the conventional light sources used so far. Problems related to the use of white LEDs include relatively low efficiency and light quality. A material that is currently a subject of interest due to its optical properties is Eu2+ doped Ca-α-SiAlON. It is regarded as one of the materials that can potentially be used as a yellow phosphor in white LEDs. The broad emission spectrum of Ca-α-SiAlON:Eu2+, bearing similarities with YAG:Ce3+ emission, is characterized by an emission peak maximum located in the wavelength range of 570÷585 nm, which enables obtaining a high colour temperature of a white LED. This study investigates the effect of addition of 1÷5 wt % AlF3 and H3BO3 as fluxes on the optical properties of phosphors obtained at different temperature. The syntheses were conducted in the temperature range of 1450÷1650°C in an N2/CO atmosphere. On the basis of the examination of the powder phase composition (by XRD), morphology, and chemical composition in microareas (by SEM/EDS), and the comparison of the emission spectra of the Ca-α-SiAlON:Eu2+ powders with a different flux content, it was found that the addition of AlF3 had a positive effect on emission intensity and quality.

PL

Celem pracy była ocena wpływu dodatku topników AlF3 oraz H3BO3 w ilości 1÷5% mas. na strukturę oraz właściwości optyczne luminoforów sialonowych domieszkowanych Eu+2, otrzymywanych w różnych temperaturach. Materiały te wykazują lepsze w porównaniu ze stosowanymi obecnie luminoforami na bazie YAG:Ce3+ właściwości optyczne. W związku z tym stają się potencjalnym materiałem na luminofory konwertujące pierwotne promieniowanie niebieskie lub z zakresu UV w nowych rozwiązaniach białych diod LED (wLED).

Słowa kluczowe

EN

phosphors; WLED; sialon; flux; optical properties

PL

luminofory; WLED; sialon; topniki; właściwości optyczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 37, nr 1
• Strony: 35--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Pawlik T.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Katowice, Poland

autor

Michalik D.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Katowice, Poland

autor

Sopicka-Lizer M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Katowice, Poland

autor

Lisiecki R.

• Institute of Low Temperature and Structure Research, Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Nakamura S., Mukai T., Senoh M.: Candelaclass highbrightness InGaN/AlGaN doubleheterostructure bluelight emitting diodes. Appl. Phys. Lett.64 (1994) 1687.
• [2] Xie R. J., Hirosak, N., Takeda T.: Highly reliable white leds using nitridephosphors. J. Korean Cer. Soc. 49 (2012) 375.
• [3] Xie R. J., Mitomo M., Uheda K., Xu F. F., Akimune Y.: Preparation and luminescencespectra of calcium- and rare-earth (R Eu, Tb, and Pr)-codoped-SiAlON ceramics. J. Am. Ceram. Soc. 85 (2002) 1229.
• [4] Xie R. J., Hirosaki N.: Silicon-based oxynitride and nitride phosphors forwhite LEDs — A review. Sci. Techn. Adv. Mat. 8 (2007) 588.
• [5] Song X., Fu R., Agathopoulos S., He H., Zhao X., Zeng J.: Luminescenceand energy transfer of Mn2+ co-doped SrSi2O2N2:Eu2+ green-emittingphosphors. J. Materials Science and Engineering B 164 (2009) 12÷15.
• [6] Sakuma K., Hirosaki N., Xie R.-J. Yamamoto Y., Suehiro T.: Optical propertiesof excitation spectra of (Ca, Y)-α-SiAlON:Eu yellow phosphors. Y.Phys. Stat. Sol. (c) 8 (2006) 2701.
• [7] Sakuma K., Hirosaki N., Xie R.-J., Yamamoto Y., Suehiro T.: Luminescenceproperties of (Ca, Y)-α-SiAlON:Eu phosphors. T. Mater. Lett. 61(2007) 547÷606.
• [8] Suheiro T., Hirosaki N., Xie R.-J., Sakuma K., Mitomo M., Ibukiyama M.,Yamada S.: One-step preparation of Ca-α-SiAlON:Eu2+ fine powder phosphorsfor white light-emitting diodes. Appl. Phys. Lett. 92 (2008) 191904.
• [9] Chung C.-C., Jean J.-H.: Synthesis of Ca-α-SiAlON:Eu x phosphor powderby carbothermal-reduction reduction nitridation process. Mater. Chem.Phys. 123 (2010) 13÷15.
• [10] Park S. S., Jang B. Y., Park J. S.: Crystal structures and luminescence propertiesof AlN-deficient Eu2+-activated Ca-α-SiAlON Phosphor. J. KoreanCeram. Soc. 57 (2010) 990.
• [11] Shioi K., Hirosaki N., Xie R.-J., Takeda T., Li Y. Q., Matsushita Y.: Synthesis,crystal structure, and photoluminescence of Sr-α-SiAlON:Eu2+. J.Am. Ceram. Soc. 93 (2010) 465.
• [12] Michalik D., Sopicka-Lizer M., Pawlik T., Lisiecki R.: The effect of synthesisparameters on luminescence properties of Ca-α-Sialon:Eu2+. Archivesof Metalurgy and Materials 58 (2013) 1309.
• [13] Michalik D., Sopicka-Lizer M., Pawlik T., Serkowski S.: Influence of mand n parameters of Ca-α-Sialon:Eu solid solution on phosphor’s optical properties. Advances in Science and Technology 90 (2014) 149÷156.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.