Synthèse de nouveaux phosphores rouges avec un matériau intelligent comme matériau hôte


Synthèse de nouveaux phosphores rouges avec un matériau intelligent comme matériau hôte

Phosphore LTT (à gauche), phosphore LNT (à droite). Crédit photo : Université de de Toyohashi

Le professeur Hiromi Nakano de l’Université de technologie de Toyohashi a utilisé un matériau une structure périodique unique (matériau intelligent : Li-M-Ti-O [M = Nb or Ta]) comme matériau hôte pour la de nouveau Mn4+-des phosphores activés qui montrent des émissions de lumière rouge à 685 nm lorsqu’ils sont excités à 493 nm. Puisque la valence des ions Mn dans le matériau de Mn4+ après Mn3+ Selon la température de frittage, la composition et la structure cristalline, il existe une différence dans l’intensité de photoluminescence des luminophores. XRD, TEM et XANES ont été utilisés pour clarifier la relation entre l’intensité de la photoluminescence et la température de frittage, la composition, la structure cristalline et le dopage MgO-Co.

La couleur blanche des LED blanches est généralement obtenue en excitant un phosphore jaune avec de la lumière bleue. Cependant, l’indice de rendu des couleurs est considéré comme faible dans ce processus car il y a trop peu de lumière rouge par rapport à la lumière du soleil. Par conséquent, les luminophores qui émettent de la lumière rouge jouent un rôle important en tant que matériaux à indice de rendu des couleurs élevé.

Auparavant, l’équipe du professeur Nakano utilisait un matériau intelligent (Li-M-Ti-O [M = Nb or Ta]) comme matériau hôte pour la synthèse d’un Eu3+– phosphore rouge activé. Cette fois, ils ont synthétisé de Mn4+-des phosphores rouges activés sans l’utilisation de terres rares.

Synthèse de nouveaux phosphores rouges avec un matériau intelligent comme matériau hôte

Image TEM d’un matériau intelligent. Crédit photo : Université de technologie de Toyohashi.

Le système Li-Nb-Ti-O (LNT) et le système Li-Ta-Ti-O (LTT) sont tous deux des matériaux intelligents (voir par exemple) qui se transforment en une structure périodique avec une évolution correspondante Organiser la période intercouche au TiO2 La quantité de dopage ou la zone de structure périodique du système LTT est plus étroite que celle du système LNT, et il existe une différence dans les conditions de frittage pour sa génération. Par conséquent, lors de la comparaison des systèmes LNT et LTT, l’équipe a soigneusement examiné comment l’intensité de la photoluminescence et la valence des ions Mn changent avec la température de frittage, la composition, la structure cristalline et le dopage MgO-Co.

À la suite de cette recherche, il a été reconnu que le LTT avait une intensité de photoluminescence significativement plus élevée que le LNT en raison des changements dans la structure cristalline dus à la température et à la composition de frittage. En général, lorsque la température de frittage est élevée, Mn4+ réduira probablement à Mn réduira3+ce qui explique la diminution de l’intensité de la photoluminescence. Concernant les changements de structure cristalline lorsque le TiO2 Le taux de dopage est augmenté, le nombre de [Ti2O3]2+ les couches d’intercroissance périodiques augmentent également. Depuis la couche d’intercroissance avec Ti. est formé3+ Ions était compris que le manque d’oxygène environnant a conduit à la réduction de Mn. contribue4+ après Mn3+. Lorsque le dopage MgO a été effectué pour augmenter l’intensité de photoluminescence, le phosphore LTT, qui n’avait pas de structure périodique, avait également du Mn. à partir de 100 %4+ Ratio et intensité de photoluminescence la plus élevée.

L’étudiant initialement impliqué dans l’expérience a déclaré que « le Mn4+ Le phosphore n’a montré aucune photoluminescence avec le matériau hôte « et les recherches ont été suspendues pendant environ six mois. L’année suivante, un autre étudiant a synthétisé le phosphore et a déclaré : « Il a une faible photoluminescence, mais je pense que nous pourrions essayer quelques choses pour l’améliorer. » Grâce à des essais répétés, l’équipe a découvert un facteur important : en plus de la température de frittage, il y avait des différences significatives dans les changements dans la structure cristalline de Mn4+ Le rapport a été contrôlé. Grâce à de nombreux voyages au Centre de rayonnement synchrotron d’Aichi, l’équipe a pu rencontrer le Mn4+ et consolider leurs résultats de recherche.

Le Mn4+Le phosphore activé a dû être synthétisé à une température relativement basse de 850°C afin d’obtenir le Mn. augmenter4+ Relation. Cependant, dans cette condition, il existe un problème en ce que la cristallinité est modérément faible. À l’avenir, ils essaieront différents co-dopants pour explorer davantage le processus de synthèse afin d’obtenir un phosphore rouge plus brillant. Ces dernières années, il y a eu un plus grand intérêt pour les luminophores de Mn rouge foncé qui sont activés sans l’utilisation de matériaux de terres rares, comme pour une utilisation dans les lampes de croissance à LED, et les applications devraient augmenter à l’avenir.


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Plus d’information:
Hiromi Nakano et al., Relation entre l’intensité de la photoluminescence, l’oxydation des ions Mn et la structure cristalline des nouveaux phosphores Li-M-Ti-O : Mn4 + (M = Nb ou Ta), Bulletin de recherche sur les matériaux (2021). DOI : 10.1016 / j.materresbull.2021.111445

Fourni par l’Université de technologie de Toyohashi

Citation: Synthesis of new red phosphors with an intelligent material as host material (2021, July 20), consulté le 20 juillet 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-07-synchronous-red-phosphors-smart-material .html

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