Name: low-energy cathodoluminescence for (oxy)nitride phosphors
Uploaded: 2016-11-15T12:30:00
Duration: 7 min 3 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Low-energy Cathodoluminescence for OxyNitride Phosphors at JoVE.com

This work was supported in part by Green Network of Excellence (GRENE) project from the Ministry of Education, Culture, Sport, and Technology (MEXT) in Japan. The authors are also grateful to the technicians of the Sialon Unit for their help in the phosphors synthesis, to MANA for its help in EDS measurements and to K. Nakagawa for the help in the CL system.

1. דוגמאות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה זרחנית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב המוצר, לקבוע את חומרי מוצא ומשקלם מבוססים על התגובות הכימיות הצפויות. דווקא לשקלל את האבקות מוצא גלם 14-20. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קראש ומערבבים אותם מרגמה אגת ביד. תלוי באיכות של אבקות גלם, לערבב למשך 15-30 דקות כדי לקבל תערובת הומוגנית כמו ככל האפשר. ארוז את תערובת האבקה לתוך כור היתוך ניטריד בורון. הערה: לבצע צעדים 1.1.1-1.1.2 בתוך תא הכפפות תחת גז אינרטי, עם ריכוז חמצן נמוך מאוד כמוצר הסופי או אבקות הגלם אינה יציבות באוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפטר את תערובת אבקת בכבשן sintering גז בלחץ עם תנור גרפיט. מחמם את הדגימות ב קבוע בשיעור חימום. הצג לתוך תא גז החנקן שנקבע מראש (טוהר 99.999%), ובמקביל להעלות את הטמפרטורה לערך הרצוי. הערה: שמור באותם תנאים למשך של sinte<html> טַבַּעַת. הטמפרטורה ומשך חימום שונים בהתאם החומרים 14-20. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הירי, לכבות את החשמל, ולתת הדגימות להתקרר בתוך הכבשן. קראש גם אבקות sintered ב מרגמה אגת ביד עד מקבל חלקיקים זעירים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צומת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים 150 מ&quot;ג של phosphors עם 300 מ&quot;ג של שרף ו -30 מ&quot;ג של hardener. יוצקים לתוך תבנית סיליקון ואופים ב 60 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות בתוך ואקום מתאדים חמצן מן התערובת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לתוך תבנית סיליקון אפוי שוב ב 100 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות באוויר לפברק שבב מוטבע אבקה. במהלך חימום, רוב האבקות מופקדות בתחתית עקב צפיפות חומר גבוהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפולנית את הפן של התחתון של השבב באמצעות ברכיים שימושיות לטש חתך Ar-יון כדי לייצר משטח מראה. הסכום גבוה יותר של אבקות יצוקות מאפשר תצפית טובה יותר של המבנה הפנימי של אבקות. </li></ol></li></ol>jove_title &quot;&gt; 2. cathodoluminescence <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת מדגם ההגדרה הערה: כפי CL היא טכניקה ללא מגע, אין דרישות מיוחדות עבור המדידה עצמה. ההכנה תהיה תלוי מטרות המדידה. לכן, עבור מדידות כמותיות, עשוי להיות מועדף זה לשים כמות גדולה של אבקות בקלטת פחמן, או עושה סרט. עבור מדידות איכותיות, חקירה של חלקיקים בודדים עשויה להיות מועדפת על ידי צבת כמות קטנה של פודר על קלטת פחמן, או לפזר את האבקה באתנול immerging רשת מייקרו נחושת קונבנציונלית אחד עבור TEM בתמיסה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הגובה של הבמה המדגמת ליישר העליון של המדגם עם שלב ההפניה (12 מ&quot;מ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את הבמה מדגם לתוך התא. הכנס את המראה אליפסואידי בין אלקטרון האקדח ואת הדגימות. ודא כי הדגימות אינן נוגעות במראה אליפסואידי למנוע זיהום במראה או לשבור אותו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את המגניבing מאגר של הגלאי עם הנוזלים N 2. הפעל את הגלאי. המתן עד אורוות הטמפרטורה גלאי להתחיל מדידות CL. הטמפרטורה האידיאלית עבור מדידה היא 110 הערת ק: טמפרטורה ניתן לבדוק על התוכנה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידות CL הערה: תנאי אלומת האלקטרונים, בפרט אנרגית אלומת אלקטרונים ואת הקרן הנוכחית, נבחרו. תנאים אלה צריכים להיבחר בתפקוד של עוצמת ההארה הצפויה של הדגימות, חיובים ציינו, שפלת ההארה ואת האינטרסים בניתוח המעמיק. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את קרן האלקטרונים שבו אתה רוצה לקחת SEM ו / או קשת CL. למקד את התמונה על מנת להדגיש את החיטוב למוגדר אסטיגמציה הנכון כדי לקבל תמונה ברורה וחדה. התאם גובה הבמה ומרחק עבודה. תקן את אסטיגמציה באמצעות x, y stigmators על התמונה המוגדלת. הפעל את התוכנה עבור רכישת CL. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מטב את עמדת המראה ואתגובה מדגם כדי לקבל את העוצמת החזקה עבור ספקטרום CL. כדי לבצע זאת, לחץ על &quot;מדידה בזמן אמת&quot; ובחר &quot;מצב מתמשך&quot; על התוכנה. הגדר את מראה monochromator כמו &quot;צד קדמי&quot; כדי לשלוח את האור התפזר CCD ולקחת את ספקטרום CL המהיר. לאט לשנות את מיקום המראה וגובה המדגם תוך שמירה על תמונת SE ממוקדת הגדלת עוצמת CL. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור ספקטרום CL של שטח גדול, לחץ על הסמל &quot;בזמן אמת מדידה&quot; ובחר &quot;מצב אחד ירה&quot; על התוכנה. הגדר את מערכת זיהוי האור כדי לשלוח את האור הנפלט אל CCD. בהתאם המדגם, לבחור את זמן איסוף רוחב ומדידה הצורם, חריץ על מנת לקבל את הרזולוציה עוצמת / ספקטרלי המתאים ביותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הדמית מונוכרומטי CL, לחץ על הסמל &quot;תמונת המדידה&quot; ובחר את &quot;גלאי PMT&quot; על התוכנה. הגדר את המראה סמוך להר הזיתים monochromators &quot;צד אחורי&quot; כדי לשלוח את האור התפזר גלאי PMT, וכנס לסדק. בהתאם המדגם, לבחור את הרזולוציה, גדלה, אורך הגל וזמן אוסף רצוי. להקפיא את התמונה ולשלוח אותה לתוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לניתוח CL המקומי, לקחת תמונה SE או CL הראשון. לחץ על הסמל &quot;מדידה&quot;, בחר את המיקום את הספקטרום על התמונה. הגדר את מערכת זיהוי האור כדי לשלוח את האור הנפלט אל CCD, ולאחר מכן את הספקטרום CL. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור התפתחות בזמן CL, לחץ על הסמל &quot;זמן תלות מדידה&quot; ובחר את &quot;CCD&quot; על התוכנה. הגדר את מערכת זיהוי האור כדי לשלוח את האור הנפלט אל גלאי CCD. בהתאם לתוכנה, בחר את המספרים של ספקטרה ואת הזמן בין 2 מדידות, למשל 360 ספקטרה כל 10 שניות. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Spindt, C. A., Holland, C. E., Brodie, I., Mooney, J. B., Westerberg, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field-emitter+arrays+applied+to+vacuum+fluorescent+display.">Field-emitter arrays applied to vacuum fluorescent display.</a> IEEE Trans. Electron Devices. 36 (1), 225-228 (1989).</li><li>Holloway, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+field+emission+displays+phosphors.">Advances in field emission displays phosphors.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 17 (2), 758-764 (1999).</li><li>Itoh, S., Tanaka, M., Tonegawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+field+emission+displays.">Development of field emission displays.</a> J. Vac. Sci. Technol. 22 (3), 1362-1366 (2004).</li><li>Schubert, E. F., Kim, J. K., Luo, H., Xi, J. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+lighting+-+a+benevolent+technology.">Solid-state lighting - a benevolent technology.</a> Rep. Prog. Phys. 69 (12), 3069-3099 (2006).</li><li>McKittrick, J., Shea-Rohwer, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Down+Conversion+Materials+for+Solid-State+Lighting.">Review: Down Conversion Materials for Solid-State Lighting.</a> J. Am. Ceram. Soc. 97 (5), 1327-1352 (2014).</li><li>Smet, P. F., Parmentier, A. B., Poelman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selecting+Conversion+Phosphors+for+White+Light-Emitting+Diodes.">Selecting Conversion Phosphors for White Light-Emitting Diodes.</a> J. Electrochem. Soc. 158 (6), 37-54 (2011).</li><li>Xie, R. J., Hirosaki, N., Sakuma, K., Kimura, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=White+light-emitting+diodes+(LEDs)+using+(oxy)nitride+phosphors.">White light-emitting diodes (LEDs) using (oxy)nitride phosphors.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (14), 144013 (2008).</li><li>Xie, R. J., Hirosaki, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon-based+oxynitride+and+nitride+phosphors+for+white+LEDs+-+A+review.">Silicon-based oxynitride and nitride phosphors for white LEDs - A review.</a> Sci. Technol. Adv. Mater. 8 (7-8), 588-600 (2013).</li><li>George, N. C., Denault, K. A., Seshadri, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphors+for+Solid-State+White+Lighting.">Phosphors for Solid-State White Lighting.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 43, 481-501 (2013).</li><li>Gustafsson, A., Pistol, M. E., Montelius, L., Samuelson, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+probe+techniques+for+luminescence+studies+of+low-dimensional+semiconductor+structures.">Local probe techniques for luminescence studies of low-dimensional semiconductor structures.</a> J. Appl. Phys. 84 (4), 1715-1775 (1998).</li><li>Dierre, B., Yuan, X. L., Sekiguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-energy+cathodoluminescence+microscopy+for+the+characterization+of+nanostructures.">Low-energy cathodoluminescence microscopy for the characterization of nanostructures.</a> Sci. Technol. Adv. Mater. 11 (4), 043001 (2010).</li><li>Garc&#237;a de Abajo, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+excitations+in+electron+microscopy.">Optical excitations in electron microscopy.</a> Rev. Mod. Phys. 82 (1), 208-275 (2010).</li><li>Yacobi, B. G., Holt, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cathodoluminescence+scanning+electron-microscopy+of+semiconductors.">Cathodoluminescence scanning electron-microscopy of semiconductors.</a> J. Appl. Phys. 59 (4), 1-24 (1986).</li><li>Cho, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Si+on+the+particle+growth+of+AlN+ceramics.">Influence of Si on the particle growth of AlN ceramics.</a> Appl. Phys. Express. 7 (11), 115503 (2014).</li><li>Takahashi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescence+properties+of+blue+La1-xCexAl(Si6-zAlz)(N10-zOz)+(z.~1)+oxynitride+phosphors+and+their+application+in+white+light-emitting+diode.">Luminescence properties of blue La1-xCexAl(Si6-zAlz)(N10-zOz) (z.~1) oxynitride phosphors and their application in white light-emitting diode.</a> Appl. Phys. Lett. 91 (9), 091923 (2007).</li><li>Hirosaki, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blue-emitting+AlN+:+Eu2++nitride+phosphor+for+field+emission+displays.">Blue-emitting AlN : Eu2+ nitride phosphor for field emission displays.</a> Appl. Phys. Lett. 91 (6), 061101 (2007).</li><li>Dierre, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Si+in+the+Luminescence+of+AlN+:Eu,Si+Phosphors.">Role of Si in the Luminescence of AlN :Eu,Si Phosphors.</a> J. Am. Ceram. Soc. 92 (6), 1272-1275 (2009).</li><li>Dierre, B., Xie, R. J., Hirosaki, N., Sekiguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blue+emission+of+Ce3++in+lanthanide+silicon+oxynitride+phosphors.">Blue emission of Ce3+ in lanthanide silicon oxynitride phosphors.</a> J. Mater. Res. 22 (7), 1933-1941 (2007).</li><li>Dierre, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescence+distribution+of+Yb-doped+Ca-alpha-SiAlON+phosphors.">Luminescence distribution of Yb-doped Ca-alpha-SiAlON phosphors.</a> J. Mater. Res. 23 (6), 1701-1705 (2008).</li><li>Dierre, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+analysis+of+Eu2++emission+in+CaAlSiN3.">Local analysis of Eu2+ emission in CaAlSiN3.</a> Sci. Technol. Adv. Mater. 14 (6), 064201 (2013).</li><li>Brillson, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+depth-resolved+cathodoluminescence+spectroscopy.">Applications of depth-resolved cathodoluminescence spectroscopy.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 45 (18), 183001 (2012).</li><li>Liu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Properties+of+Blue-Emitting+CexSi6-zAlz-xOz+1.5xM8-z-x+for+White+Light-Emitting+Diodes.">Optical Properties of Blue-Emitting CexSi6-zAlz-xOz+1.5xM8-z-x for White Light-Emitting Diodes.</a> J. Electrochem. Soc. 157 (1), 50-54 (2010).</li><li>Xie, R. -. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoluminescence+of+Cerium-Doped+a-SiAlON+Materials.">Photoluminescence of Cerium-Doped a-SiAlON Materials.</a> J. Am. Ceram. Soc. 87 (7), 1368-1370 (2004).</li><li>Cho, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defects+and+luminescence+control+of+AlN+ceramic+by+Si-doping.">Defects and luminescence control of AlN ceramic by Si-doping.</a> Scripta Materialia. 110 (1), 109-112 (2016).</li><li>Itoh, S., Kimizuka, T., Tonegawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+mechanism+for+low-voltage+cathodoluminescence+of+sulfide+phosphors.">Degradation mechanism for low-voltage cathodoluminescence of sulfide phosphors.</a> J. Electrochem. Soc. 136 (6), 1819-1823 (1989).</li><li>Swart, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+electron+stimulated+surface+chemical+reaction+mechanism+for+phosphor+degradation.">Review on electron stimulated surface chemical reaction mechanism for phosphor degradation.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 25 (4), 917-921 (2007).</li><li>Dierre, B., Yuan, X. L., Ueda, K., Sekiguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+released+from+bulk+ZnO+single+crystals+investigated+by+time-of-flight+electron-stimulated+desorption.">Hydrogen released from bulk ZnO single crystals investigated by time-of-flight electron-stimulated desorption.</a> J. Appl. Phys. 108 (10), 104902 (2010).</li><li>Dierre, B., Yuan, X. L., Ohashi, N., Sekiguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+specimen+preparation+on+the+cathodoluminescence+properties+of+ZnO+nanoparticles.">Effects of specimen preparation on the cathodoluminescence properties of ZnO nanoparticles.</a> J. Appl. Phys. 103 (8), 083551 (2008).</li><li>Xie, R. J., Hintzen, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Properties+of+(Oxy)Nitride+Materials:+A+Review.">Optical Properties of (Oxy)Nitride Materials: A Review.</a> J. Am. Ceram. Soc. 96 (3), 665-687 (2013).</li><li>Swart, H. C., Nagpure, I. M., Ntwaeaborwa, O. M., Fisher, G. L., Terblans, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+Eu+oxidation+states+in+a+doped+Sr5(PO4)3F+phosphor+by+TOF-SIMS+imaging.">Identification of Eu oxidation states in a doped Sr5(PO4)3F phosphor by TOF-SIMS imaging.</a> Opt. Express. 20 (15), 17119-17125 (2012).</li><li>Hirosaki, N., Takeda, T., Funahashi, S., Xie, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discovery+of+New+Nitridosilicate+Phosphors+for+Solid+State+Lighting+by+the+Single-Particle-Diagnosis+Approach.">Discovery of New Nitridosilicate Phosphors for Solid State Lighting by the Single-Particle-Diagnosis Approach.</a> Chem. Mater. 26 (14), 4280-4288 (2014).</li><li>Lim, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Correlation+between+Structural+and+Optical+Properties+of+III-V+Nitride+Nanowire+Heterostructures+with+Nanoscale+Resolution.">Direct Correlation between Structural and Optical Properties of III-V Nitride Nanowire Heterostructures with Nanoscale Resolution.</a> Nano Lett. 9 (11), 3940-3944 (2009).</li><li>Zagonel, L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometer+Scale+Spectral+Imaging+of+Quantum+Emitters+in+Nanowires+and+its+Correlation+to+Their+Atomically+Resolved+Structure.">Nanometer Scale Spectral Imaging of Quantum Emitters in Nanowires and its Correlation to Their Atomically Resolved Structure.</a> Nano Lett. 11 (2), 568-573 (2011).</li><li>Furamoto, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Novel+Optical+Fiber+System+for+Cathodoluminescence+Detection+in+High+Voltage+Transmission+Electron+Microscope.">Development of Novel Optical Fiber System for Cathodoluminescence Detection in High Voltage Transmission Electron Microscope.</a> Materials Transactions. 54 (5), 854-856 (2013).</li><li>Poelman, D., Smet, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+resolved+microscopic+cathodoluminescence+spectroscopy+for+phosphor+research.">Time resolved microscopic cathodoluminescence spectroscopy for phosphor research.</a> Physica B. 439, 35-40 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

באמצעות דוגמאות המייצגות אלה של אפיון CL אנרגיה נמוכה על phosphors sialon, הראינו כיצד טכניקה חזקה ומהירה לחקירת phosphors יכולה להיות. באמצעות מדידת מדידות CL המקומית ומיפוי, מנצל את הגמישות בהכנת המדגם ושילוב CL עם טכניקות אחרות, אנו יכולים לייחס באופן מדויק יותר את מקורותיה של ההארה, להבהיר את מנגנוני הצמיחה ולקבוע את phosphors המתאים ביותר עבור יישומים. תוצאות אלו נובעות בעיקר השגה בשל השיפורים של מיקרוסקופים אלקטרונים ואת גלאי אור, אשר משפרים את זמן איסוף המדידה, הרגישות ואת ברזולוציה מרחבית. שניהם phosphors sialon ושדות CL אינם מוגבלים באופן טבעי להיבטים המוצג במאמר זה. בחלק הבא, על מנת להרחיב את הדיון, אנחנו הולכים לדון קצת יותר על אותם בנפרד. במקרה ophosphors f sialon, עם נכסי ההארה ויציבות המעולים שלהם, הם להיות יותר ויותר נפוצים עבור יישומי תאורה. עם זאת, הם גם להציג מכנים מעניינות מאוד, תרמית, מגנטיות, מוליכות חשמל ואלקטרוניקה, תכונות אופטיות, אשר יכול להיות מכוונת על ידי שינוי המבנה שלהם. לפיכך, הם מצויים גם מגוון רחב של יישומים כגון ציפוי antireflection, בולמי שמש, מראות חומים, פיגמנטים צבעוניים, photocatalysts באור הנראה מונחה, חלונות השקופות שריונות, או בדיקות ניאון הדמיה ביו-רפואית 29. אנו יכולים לצפות כי הם הולכים לשחק תפקידים מכריעים בהיבטי אנרגיה סביבתיים רבים, כגון קצירת אנרגיה סולארית ביעילות, במימוש כלכלת המימן, הפחתת הזיהומים הסביבתיים, תוך חיסכון במשאבים הטבעיים, וכו &#39;עם זאת, הרבה עבודה נדרש עדיין להמשיך ולשפר את תכונותיהם, תוך הפחתת עלויות הייצור שלהם, כגון decreasing הטמפרטורה sintering או להגביל את השימוש של יונים נדיר הארץ. זה יכול להיות מושגת על ידי מציאת phosphors sialon רומן, והבהרת התפקיד של תנאי הרכב וצמיחה על הנכסים. ראינו כי CL יכול לשחק תפקיד חשוב בהשגת היעדים הללו. אבל, גישות חדשות אחרונות גם חשפו אפשרויות מבטיחות מאוד. שתי הגישות הללו הם הזמן של טיסה ספקטרומטריית משני יון המוני (TOF-SIMS) ואבחון חד חלקיקים. TOF-SIMS הוא מסוגל לפתור את הספקטרום מונית כולו מרחבית עם רגישות גבוהה, המאפשר לא רק זיהוי של מינים בגובה עקבות אלא גם את ההבדלים במצב חמצון 31. האבחנה חד החלקיקים מורכבים בטיפול חלקיק זורח בודדי תערובת מורכבת כמו גביש יחיד זעיר, וכדי לחקור את התכונות האופטיות ומבניות באמצעות דיפרקציה יחיד קריסטל סופר-רזולוצית רנטגן קרינה חד חלקיקים 31. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; באשר אפיון CL אנרגיה נמוכה, במאמר זה, אנו שקד בעיקר על השימוש CL עבור phosphors sialon, בעוד CL יכול גם לשמש עבור חומרים אחרים, כגון מוליכים למחצה, ננו, חומרים אורגניים, וקרמיקה. מצד השני, למרות CL היא טכניקה לא תסולא בפז לאפיון איכותי של חומרים אופטו, זה גם גורם מזהיר כמה עבור מדידות כמותיות. ואכן, תוצאות CL תלוי לא רק על תנאי עירור, קרן האנרגיה הנוכחית אלקטרונים, אלא גם על כמות חומרים נחקרו 25. לפיכך, וריאציה קצרה של פרמטרים אלה עשויים לשנות באופן משמעותי את עוצמת CL. בנוסף, הקרנת אלומת אלקטרונים עשויה להגדיל את האפשרות לפגוע דגימות. זה עלול לגרום לשינוי דרסטי את העצמה, או לגרום ליצירה / הפעלה של מרכזי הארה חדשים, אשר עשוי להשפיע על האמינות של מדידות CL כמותית. התפתחות CL בצ&#39;ה חומריםracterization היה ויהיה כקשור השיפורים מיקרוסקופים-אלומת אלקטרונים ואת גלאי אור. לפיכך, ניתן כיום לבצע TEM. היא מאפשרת רזולוציה מרחבית גבוהות יותר תצפית ישירה של שינוי הארת התצפית באתרו של שינוי ההארה מלווה שינוי מייקרו הנגרם על ידי עקירה אטומית מושרה אלומת אלקטרונים, למשל 32-34. יתר על כן, עם התוספת של שמיכת קורה-הטור מסונכרן עם הגלאי האופטי, זה זמין כעת לשימוש קרן אלקטרונים במצב דופק, אשר מאפשרת ביצוע מדידות פרופיל ריקבון לתוך מיקרוסקופ אלקטרונים 35. זה גם יכול להיחשב כי השימוש הקרנה אלומת אלקטרונים פעמו עשויה להפחית את קרן-אלקטרונים המושרה נזקים, אשר ישפר את האמינות של מדידות כמותיות ולעזור באפיון של חומרים רגישים-אלומת אלקטרונים. דוגמאות 2 אלה ממחישים כיצד CL ניתוח עשוי לשפר בעתיד. &lt;/ P&gt;

לאחרונה, יותר ויותר תשומת לב מוקדשת לנושאים סביבתיים, במיוחד ייצור וצריכת אנרגיה. כדי לענות לצרכי החברה האלה, ייצור אנרגיה חייב להיות &quot;ירוק&quot; זה אומר, הפחתת צריכת האנרגיה ממקורות מסורתיים או בפיתוח חומרי סביבה ידידותי חדשים. דיודות פולטות אור (LEDs) ומציג פליטת שדה (בולשת) יש לי תשומת לב משמעותית עקב הקומפקטיות שלהם, ביצועים משופרים וצריכת חשמל נמוכה יותר לעומת התצוגות בפועל, כגון תאורת פלורסנט הפריקה גז כספי או מציג פלזמה 1-5. הגורם המרכזי עבור מקור אור של LED ו FED הוא זרחן גבוה ויעיל. phosphors מסומם נדיר- Earth הם חומרים אורגניים המורכבים של סריג מארח dopants נדיר הארץ, אשר יכול לפלוט אור תחת עירור של פוטונים (אולטרה הסגול (UV), אור כחול), אלקטרונים (קרן אלקטרונים) או שדה חשמלי. הדרישות לקבלת phosphors הגבוהה ויעילה הן: 1) המרה גבוההיעיל שיאון עם מקורות עירור השונים; 2) יציבות טובה עם מרווה תרמית נמוכה; 3) טוהר צבע גבוה עם שחזור מלא צבע. עם זאת, רק מספר מצומצם מאוד של phosphors יכול כיום לעמוד בדרישות המינימליות הבאות. נכון לעכשיו phosphors המשומש מבוסס תחמוצת יש קליטה נמוכה בספקטרום באור הנראה, בעוד אלה מבוססים גפרו יש כימיים נמוכים יציבות תרמית. יתר על כן, הם מראים שפלה תחת אלקטרונים או אווירת סביבה, אשר מגבילה את החיים המכשירים. מאז טוהר ויעילות צבעם מוגבלות, זה גורם להם קשה לשמש למימוש טיוח מדד צבע גבוה התקנים זורחים (CRI). כתוצאה מכך, חקירת phosphors החדשה נדרשת. ניטריד oxynitride מסומם נדיר- Earth (sialon) phosphors נחשבים מועמדים טובים עם מצטייני יציבות תרמית וכימית מבוססת על מבני הקשר כימי יציב שלהם. משמרת סטוקס הופכת להיות קטנה יותר ב-לה חזקttice וזה מוביל יעילות המרה גבוהה מרווה תרמית קטנה של phosphors 6-9. באופן כללי, ההארה של יונים נדיר ארץ divalent, כגון איחוד אירופאי 2+ או Yb 2 +, ו &#39;לסה&quot;נ 3+ מיוחסת מעברי 5D-4F אלקטרוניים, והוא מורכב הצגת פס רחב עם מיקום שיא משתנה עם סריג המארח בשל אל האינטראקציה החזקה בין אורביטלים 5D ושדה קריסטל. בשל תכונותיהם, הארה גל-מתכונן מתקבלת על ידי שינוי האופי הכימי של יונים נדיר ארץ וריכוזם הסריג המארח (איור. 1). לפיכך, phosphors sialon יכול לשמש למימוש גבוה CRI לבן-LED באמצעות מערכת phosphors כחול-ירוק-אדום ויישומים-הבולשת UV. למרות phosphors sialon הם חומרים מבטיחים, הרבה עבודה כגון מציאת מבנים חדשים והפחתת עלות ההפקות עדיין נדרש. יתר על כן, בשל הקשיים מבחינת אופטימיזציה של חטאתנאי tering, phosphors sialon בדרך כלל מכילים שלבים משניים 18-20. חקירת המבנים מקומיים כגון חשובה להבין את מנגנון sintering לייעל את תנאי sintering, וכך לשפר את התכונות האופטיות של phosphors sialon. ניתן להשיג מטרות אלה על ידי טכניקת האנרגיה נמוכה cathodoluminescence (CL). CL היא תופעה שבה אלקטרוני irradiating על חומר זורח גורמים לפליטת פוטונים. בניגוד photoluminescence (PL), אשר נגרם על ידי עירור פוטון, באזור העירור הוא בדרך כלל בסדר גודל של מילימטר ריגושים סלקטיבית לשפר תהליכי פליטה מסוימים, שמרגשים-אלומת אלקטרונים ב בקנה המידה ננומטרי ומפעיל כל מנגנוני הארת נוכח החומר , אשר עשוי לאפשר זיהוי של שלבים שונים עם מאפייני הארה שונים 10-12. בנוסף, אלקטרוני האירוע יכולים ליצור לא רק את אות CLאלא גם אותות שונים, כגון האלקטרון, אוז או רנטגן משתקף, המספקים מידע שונה על החומרים. לפיכך, המבני, כימי או תכונות חשמליות יכול גם להיות מושגת. השילוב של טכניקות אלה עם תוצאות CL ב הבנה טובה יותר של מוצא המבנים המקומיים של phosphors sialon 14-20. ניתן לבצע חקירות CL באמצעות סוגים שונים של מקורות-אלומת אלקטרונים 13. כיום, מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) היא מערכת הנפוצה ביותר לביצוע מדידות CL. בחלק הבא, אנו הולכים לדון בעיקר במערכת זו. כפי שניתן לראות באיור. 2, מדידות CL מבוצעות באמצעות מקור אלקטרונים (SEM), אספן אור (סיבים אופטיים monochromator) ומערכת זיהוי. מערכת איתור מורכבת מכשיר תשלום מצמיד (CCD) ואת צינור מכפיל (PMT), המיועדת להעלאת מצב מקביל איתור ומצב איתור סדרתי, בהתאמה.באופן כללי, את האור שנאסף במדגם מותאם על ידי שסע ואז התפזר על ידי צורמת monochromator. כשהאור שנאספו מהמדגם מתפזר על CCD (מצב מקביל-זיהוי), כל אורך גל הפליטה מזוהה בו זמנית. כאשר אורך גל מסוים של אור מפוזר נבחר על-ידי חתך (מצב סדרתי-זיהוי), עוצמתו נרשם על ידי PMT כדי ליצור תמונות מונוכרומטי. במאמר זה, אנחנו בעיקר להדגיש את השימוש של CL אנרגיה נמוכה לאפיון של phosphors sialon, representatively, Si מסוממים 14 AlN, 22, Ca מסוממים (La, Ce) אל (Si 6-z אל z) ( N 10-z O z) (z ~ 1) (JEM) 15, Si / Eu מסוממים 16 AlN, 17 ו- CE מסוממים La 5 Si 3 O 12 N חומרים. שיטת ליטוש חתך באמצעות ארגון אלומת יונים (שיטת CP) היא שיטה שימושית לבחון מבנים שכבתיים, עקב שטח הליטוש הרחב שלה עם ניזק משטח פחות. זהשבוצע חקירה של מבנה מקומי של phosphors. המתאם של CL עם טכניקות אלקטרונים אחרות מבוסס ואת חקירת יציבות הארה שיודגם גם.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1020">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">SEM</td>
			<td style="width:199px;">Hitachi</td>
			<td style="width:257px;">S4300</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Triple-grating monochromator</td>
			<td style="width:199px;">Horiba Jobin-Yvon</td>
			<td style="width:257px;">Triax 320</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Photomultiplier</td>
			<td style="width:199px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:257px;">R943-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Charge-coupled device with 2048 channels</td>
			<td style="width:199px;">Horiba Jobin-Yvon&#160;</td>
			<td style="width:257px;">Spectrum One</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Gas-pressure sintering furnace with a graphite heater&#160;</td>
			<td style="width:199px;">Fujidempa Kogyo Co. Ltd.</td>
			<td style="width:257px;">FVPHR-R-10, FRET-40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silicone mold&#160;</td>
			<td style="width:199px;">LADD</td>
			<td style="width:257px;">21780</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ar-ion cross-section polisher</td>
			<td style="width:199px;">JEOL</td>
			<td style="width:257px;">SM-09010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EDS</td>
			<td>BRUKER</td>
			<td>Xflash6/100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:373px;">Resins</td>
			<td style="width:199px;">JEOL</td>
			<td>Part No 780028520</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

low-energy cathodoluminescence for (oxy)nitride phosphors

ניטריד oxynitride (sialon) phosphors הם מועמדים טובים הסגול ויישומי פליטה גלויים. ביצועים גבוהים, יציבות טובה והגמישות של מאפייני הפליטה שלהם יכולים להיות מושגת על ידי שליטת רכב dopants שלהם. עם זאת, הרבה עבודה עדיין נדרש כדי לשפר את המאפיינים שלהם כדי להפחית את עלויות הייצור. גישה אפשרית היא לתאם את מאפייני ההארה של חלקיקי sialon עם הסביבה המבנית וכימית המקומית שלהם על מנת לייעל פרמטרי הצמיחה שלהם ולמצוא phosphors רומן. למטרה זו, את cathodoluminescence בעלי וולט נמוך (CL) מיקרוסקופיה היא טכניקה רבת עוצמה. שימוש אלקטרונים כמקור עירור מאפשר איתור מרבית מרכזי ההארה, חושף הפצת ההארה שלהם מרחבית לעומק, ישירות השוואת תוצאות CL עם טכניקות אלקטרונים מבוססי אחרים, חוקר את היציבות של נכסי ההארה שלהם תחת stress. יתרונות אלה לאפיון phosphors יודגשו באמצעות דוגמאות של חקירה על phosphors כמה sialon ידי CL אנרגיה נמוכה.

Watch this Scientific Journal Video about Low-energy Cathodoluminescence for OxyNitride Phosphors at JoVE.com

Low-energy Cathodoluminescence for OxyNitride Phosphors

Stabilities כימי ההארה מעולה של phosphors ניטריד (אצטילן) ולהציגו כחלופה מבטיחה המשמש כיום phosphors גופרי והתחמוצת. במאמר זה, אנו מציגים את הדרך לחקור תכונות ההארה המקומיות שלה באמצעות cathodoluminescence אנרגיה נמוכה (CL).

Cathodoluminescence בעלי אנרגיה נמוכה עבור (Oxy) ניטריד Phosphors

Nitride and oxynitride (Sialon) phosphors are good candidates for the ultraviolet and visible emission applications. High performance, good stability and ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Low-energy Cathodoluminescence for (Oxy)Nitride Phosphors

Fabricating Nanogaps by Nanoskiving

בודה Nanogaps ידי Nanoskiving

There are several methods of fabricating nanogaps with controlled spacings, but the precise control over the sub-nanometer spacing between two ...

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

ניקל ננו gyroid מSupramolecules קופולימר Diblock

Nanoporous metal foams possess a unique combination of properties - they are catalytically active, thermally and electrically conductive, and furthermore, ...

Covalent Binding of BMP-2 on Surfaces Using a Self-assembled Monolayer Approach

קוולנטיים עקידת BMP-2 על משטחים באמצעות גישה חד שכבתי התאסף עצמית

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell ...

Au-Interaction of Slp1 Polymers and Monolayer from Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, ICP-MS and AFM as Tools for Biomolecule-metal Studies

Au-Interaction of Slp1 Polymers and Monolayer from Lysinibacillus sphaericus JG-B53 - QCM-D, ICP-MS and AFM as Tools for Biomolecule-metal Studies

Au-אינטראקציה של הפולימרים Slp1 וחד שכבתי מ<em&gt; Lysinibacillus sphaericus</em&gt; JG-B53 - QCM-D, ICP-MS וAFM ככלים לbiomolecule-מתכת לימודים

In this publication the gold sorption behavior of surface layer (S-layer) proteins (Slp1) of Lysinibacillus sphaericus JG-B53 is described. These ...

Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

סינתזה של Cd-חינם InP / ZnS Quantum Dots מתאים עבור יישומים ביו

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, ...

X-ray Powder Diffraction in Conservation Science: Towards Routine Crystal Structure Determination of Corrosion Products on Heritage Art Objects

השתברות אבקת רנטגן שימור מדע: לקראת קביעת מבנה שיגרתית קריסטל של מוצרי קורוזיה על יצירות אמנות מורשה

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder ...

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

הדמיה ישירה של סיבוב מולקולרי מהיר ליזר מונחה

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

נשלט Photoredox הפילמור טבעת-פתיחה של O- Carboxyanhydrides מתווכת על-ידי Ni/Zn מתחמי

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, ...

Chemical Synthesis of Porous Barium Titanate Thin Film and Thermal Stabilization of Ferroelectric Phase by Porosity-Induced Strain

סינתזה של נקבובי בריום חומצה טיטנית סרט דק וייצוב תרמי של שלב Ferroelectric על ידי זן נקבוביות-Induced

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its ...

Luminescence Lifetime Imaging of O2 with a Frequency-Domain-Based Camera System

Luminescence Lifetime Imaging of O2 with a Frequency-Domain-Based Camera System

לומינסנציה הדמיה של החיים של O2 עם תדר-מערכת מבוססי התחום מצלמה

We describe a method to image dissolved oxygen (O2), in 2D at high spatial (&#60; 50-100 &#181;m) and temporal (&#60; 10 s) resolution. The method employs ...