The effect of mechanochemical processing on formation of Ca-α-SiAlON:Eu2+ powders

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

Warianty tytułu

PL

Wpływ obróbki mechano-chemicznej na syntezę i właściwości proszków Ca-α-sialon:Eu2+

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The Ca-α-SiAlON:Eu2+ powders were developed by combining mechanochemical processing (MCP) of the initial powders with the subsequent solid state reaction in the reducing atmosphere of a graphite furnace. The photoluminescence (PL) spectra of the mono-phase Ca-α-SiAlON:Eu2+ phosphor powder were compared to the mono-phase powders produced without the MCP step. Specimens were synthesized in the temperature range of 1450-1650 °C for 2 h under a nitrogen flow. Mechanochemical processing of the initial mixture of nitrides led to their surface oxidation and formation of a larger amount of the oxynitride liquid. On the other hand launching the Eu2+ ions among additives during MCP and the subsequent Ca-Al-Si-Eu-O-N eutectic liquid formation during the thermal treatment is responsible for a higher optical performance of the resultant phosphor.

PL

W badaniach uzyskano luminescencyjne proszki Ca-α-sialon:Eu2+ dwuetapową metodą obróbki mechano-chemicznej (MCP) prekursorów sialonowych i ich następczej syntezy metodą reakcji w stanie stałym w piecu grafitowym z przepływem azotu. Uzyskany materiał charakteryzował się budową jednofazową. W artykule porównano właściwości luminescencyjne proszków sialonowych, wytworzonych metodą wspomaganą procesem MCP, z proszkiem pozyskanym metodą konwencjonalną. Badane próbki syntezowano w temperaturach z zakresu 1450-1650 °C w czasie 2 godzin w przepływie azotu. Proces MCP zastosowany do prekursorów sialonowych prowadził do częściowego powierzchniowego utlenienia się proszków i tworzenia większej ilości fazy ciekłej. Z drugiej strony MCP w układzie Ca-Al-Si-Eu-O-N sprzyja tworzeniu się eutektyki ułatwiającej proces dyfuzji jonów europu, co jest odpowiedzialne za polepszenie właściwości optycznych badanego luminoforu.

Słowa kluczowe

EN

sialon; oxynitrides; phosphor; mechanochemical processing

PL

sialon; tlenoazotek; luminofor; obróbka mechano-chemiczna

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 68, nr 4
• Strony: 300--304
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz. rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Michalik D.

• Silesian University of Technology, Department of Materials Science, Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Pawlik T.

• Silesian University of Technology, Department of Materials Science, Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Sopicka-Lizer M.

• Institute of Low Temperature and Structure Research, Okólna 2, 50-422 Wrocław, Poland

autor

Lisiecki R.

• Institute of Low Temperature and Structure Research, Okólna 2, 50-422 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Justel, T.: in Luminescence. From Theory to Applications, Ronda, C., (Ed.), Wiley-VCH, Weinheim (2008).
• [2] R-J. Xie, Hirosaki, N.: Packaging. Phosphors and White LED Packaging, in III-Nitride Based Light Emitting Diodes and Applications, T-Y. Seong, Han, J., Amano, H., Morkoc, H., (Ed.), Springer (2014), ch. 11.
• [3] Duan, C. J., Otten, W. M., Delsing, A. C. A., Hintzen, H. T.: Photoluminescence properties of Eu2+-activated sialon S-phase BaAlSi5O2N7, J. Alloys Compd., 461, (2008), 454-458.
• [4] R-J. Xie, Hirosaki, N., Sakuma, K., Yamamoto, Y., Mitomo, M.: Eu2+-doped Ca_alpha-SiAlON: a yellow phosphor for white light-emitting diodes, Appl. Phys. Lett., 84, (2004), 5404-5406.
• [5] Suehiro, T., Hirosaki, N., R-J Xie, Sakuma, K., Mitomo, M., Ibukiyama, M., Yamada, S.: One-step preparation of Ca-α-SiAlON: Eu2+ fine powder phosphors for white light-emitting diodes, Appl. Phys. Lett., 92, (2008), 191904.
• [6] Hampshire, S.: Silicon nitride ceramics – review of structure, processing and properties, J. Achiev. Mat. Manufac. Prop., 24, 1, (2007), 43-50.
• [7] Michalik, D., Sopicka-Lizer, M., Plewa, J., Pawlik, T.: Application of Mechanochemical Processing to Synthesis of YAG:Ce Garnet Powder, Arch. Metall. Mater., 56, (2011), 1257-1264.
• [8] Froes, F. H., Trindade, B.: The mechanochemical processing of aerospace metals, J. Mater. Proc. Techn., 153-154, (2004), 472-475.
• [9] Sopicka-Lizer, M., Pawlik, T.: Application of Mechanochemical Processing for Preparation of Si3N4-based Powder Mixtures, J. Korean Ceram. Soc., 49, 4, (2012), 337-341.
• [10] Xin Xu, Jia Ye Tang, T. Nishimura, Lu Yuan Hao: Synthesis of Ca-α-SiAlON Phosphors by a Mechanochemical Activation Route, Acta Mater., 59, (2011), 1570-76.
• [11] Hwang, S. L., Chen, I. W.: Reaction Hot-Pressing of α'-SiAlON and β'-SiAlON Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 77, (1994), 165-171.
• [12] Goto, Y., Komatsu, M.: Fracture Strength and Microstructure of β-SiAlON with Hafnia Addition, J. Am. Ceram. Soc., 82, (1999), 1467-1472.

Uwagi

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