Синтез и исследование ортоборатов иттрия и РЗЭ, активированных европием (III) для плазменных дисплеев Иваненко Людмила Владимировна

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1 СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ

ОРТОБОРАТОВ РЗЭ И ИТТРИЯ (обзор литературы) 8

1.1.Структурные и физико-химические свойства ортоборатов РЗЭ и

иттрия 8

1.2.Методы синтеза ортоборатов РЗЭ и люминофоров на их основе.. 17

1.3.Спектрально-люминесцентные свойства ортоборатов РЗЭ и иттрия,

активированных ионами Еи³⁺ 23

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ СИНТЕЗА ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКИ

ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ СВОЙСТВ 36

2.1.Исходные вещества.....: 36

2.2.Методы синтеза 37

2.3.Методики исследований 38

2.3.1.Рентгенофазовый анализ 38

2.3.2.Измерение ИК-спектров поглощения 39

2.3.3.Термографический анализ 39

2.3.4.0пределение гранулометрического состава и исследование

морфологии зерен люминофоров 39

2.3.5.Исследование оптических свойств 40

ГЛАВА 3 СТРУКТУРНОЕ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ МАТРИЦ ОРТОБОРАТНЫХ
ЛЮМИНОФОРОВ 42

З.І.Рентгеноструктурное исследование ортоборатов иттрия и гадолиния и
их твердых растворов 42

3.2.Исследование люминесценции ортоборатов иттрия и гадолиния, а
также их твердых растворов при ВУФ-возбуждении 49

З.З.Исследование кинетики формирования ортобората иттрия-
гадолиния 57

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ
СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ В СИСТЕМАХ YB0₃-EuB0₃, GdB0₃-
EuB0₃ И YB0₃-GdBO_rEuB0₃ ПРИ ВУФ-ВОЗБУЖДЕНИИ 64

4.1 .Исследование твердых растворов в системах YB0₃-EuBO₃, GdB0₃-
ЕиВОзи YB0₃-GdB0₃-EuB0₃ методами РФА и ИК-спектроскопии 64

4.2.Исследование люминесцентных свойств твердых растворов в системах
YB0₃-EuB0₃, GdB0₃-EuB0₃ и YB0₃-GdB0₃-EuB0₃ при ВУФ-
возбуждении 69

ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ СПОСОБА СИНТЕЗА НА МОРФОЛОГИЧЕСКУЮ
СТРУКТУРУ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА (YGd)B0₃:Eu ПРИ
ВУФ-ВОЗБУЖДЕНИИ 88

5.1 .Исследование морфологической структуры и механизма формирования
люминофора (Y,Gd)B0₃:Eu при спекании (Y,Gd)20₃:Eu с Н₃В0₃ 88

5.2.Исследование морфологической структуры и механизма формирования
люминофора (Y,Gd)B0₃:Eu в присутствии минерализатора 103

5.3.Исследование морфологической структуры и механизма формирования

люминофора (Y,Gd)B0₃:Eu методом горения 114

ВЫВОДЫ 131

ЛИТЕРАТУРА 132

Введение к работе

В последние годы широкое применение в индикаторной технике для
отображения знаковой, графической и телевизионной информации находят
плоские плазменные дисплейные панели (ПДП). Широкий диапазон
светотехнических и потребительских достоинств ПДП позволяет считать их
перспективным классом приборов для отображения информации. Суммарное
излучение экранов ПДП формируется в результате преобразования
люминесцентными элементами излучения различных смесей инертных газов
в ВУФ-области спектра. В связи с этим дальнейшее развитие производства
ПДП во многом связано с разработкой новых и совершенствовании
имеющихся люминесцентных материалов с улучшенными

светотехническими свойствами с учетом условий их функционирования в конечных изделиях.

Наибольшее практическое применение в качестве красноизлучающих люминофоров в многоцветных ПДП нашли ортобораты иттрия и гадолиния, активированные европием (III). С возрастанием требований, предъявляемых мировой практикой к качеству этих люминофоров, весьма актуальной стоит задача рационализации состава используемых материалов и способов получения мелкодисперсных и дезагрегированных люминофоров с высокой эффективностью преобразования ВУФ-излучения в видимый свет. Разработка методов синтеза таких материалов потребовала детального и системного изучения процессов формирования ортоборатов РЗЭ и иттрия и люминофоров на их основе, включая структурный, люминесцентный и технологический аспекты.

Цель работы. Цель работы состояла в установлении физико-химических закономерностей процесса формирования люминофоров на основе ортоборатов иттрия и РЗЭ, активированных ионами Ей и их матриц и в разработке на базе этих данных способов получения мелкодисперсного люминофора (Y,Gd)BC>3:Eu для ПДП с улучшенными параметрами.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изучена взаимная растворимость в системах YB0₃-GdB0₃ YB0₃-
EuBOj, GdB0₃-EuB0₃ и YB0₃-GdB0₃-EuB0₃ и определень[ области
существования твердых растворов.

2. Исследована связь между интенсивностью собственной и
активаторной люминесценцией ионов Ей³⁴" при ВУФ-возбуждении для
твердых растворов в изучаемых системах и определены оптимальные
составы ортоборатных матриц и люминофоров на их основе.

1. Исследовано влияние препаративных факторов на эффективность собственной и активаторной люминесценции ортоборатов РЗЭ и иттрия и определены оптимальные условия получения приповерхностного слоя частиц с минимальной дефектностью.

2. Изучен механизм формирования и роста частиц люминофора на основе ортобората иттрия-гадолиния в различных средах и определены оптимальные условия его получения с максимальной эффективностью излучения при ВУФ-возбуждении и заданным гранулометрическим составом.

Научная новизна:

1. Установлено существование непрерывного ряда твердых растворов на

основе фатеритовой структуры в системах YB0₃-GdB0₃, YB0₃-EuB0₃, GdBO_rEuB0₃ и YB0₃-GdB0₃-EuB0₃.

2. Впервые изучена люминесценция ортоборатов иттрия, гадолиния и их
твердых растворов при ВУФ-возбуждении и определен оптимальный состав
матрицы люминофора {Y^Gd^O^Eu.

3. Установлена связь между эффективностью люминесценции ионов
Еи³⁺, интенсивностью свечения матриц ортоборатных люминофоров при
ВУФ-возбуждении и дефектностью приповерхностного слоя частиц и
определены оптимальные условия получения (Y_tGd)B0₃:Eu с минимальной
дефектностью и максимальной яркостью свечения при ВУФ-возбуждении.

4. Установлены основные факторы, влияющие на эффективность
люминесценции Еи³⁺ в ортоборатных люминофорах при ВУФ-возбуждении.

б
5. Предложен механизм формирования и роста частиц люминофора
(Y,Gd )B0₃:Eu в боратном и щелочно-боратном расплавах.
Щ- 6. Исследована возможность использования метода горения для синтеза

люминофора (Y,Gd)B0₃:Eu и определены оптимальные условия получения его с высокой эффективностью свечения при ВУФ-возбуждении и субмикронным размером частиц.

Практическая значимость:

1. Разработан ускоренный метод получения мелкодисперсного (d_cp=

2 мкм) и эффективного при ВУФ-возбуждении люминофора (Y,Gd)B0₃:Eu, основанный на кратковременном прокаливании (Y,Gd)₂Oj:Eu в боратном расплаве при 1200С.

2. Предложен низкотемпературный метод получения мелкодисперсного
(d_cp=0,6 мкм) и эффективного при ВУФ-возбуждении люминофора
(Y,Gd)BOj:Eu, основанный на прокаливании (Y^Gd^OjiEu в щелочно-
боратном расплаве при 850С.

3. Разработан низкотемпературный метод получения субмикронного (^=0,3-0,6 мкм) и эффективного при ВУФ-возбуждении люминофора (Y,Gd)B0₃:Eu, основанный на прокаливании синтезированного методом горения (Y,Gd)₂0₃:Eu в боратном расплаве при 900С.

4. По совокупности своих светотехнических параметров, полученный указанными методами люминофор (Y,Gd)B0₃:Eu, находится на уровне аналогичного люминофора КХ-504А одной из ведущих в мире по производству люминофоров для ПДП японской фирмы «Касей Оптоникс» и превосходит на 10-12% по яркости свечения при ВУФ-возбуждении отечественный люминофор ФГИ-627/593-1.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследований по изучению взаимной растворимости в системах YB0₃-GdB0₃, YBG>EuB0₃, GdB0₃-EuB0₃ и YB0₃-GdB0₃-EuB0₃.

2. Характер изменения температуры прямого фазового перехода для твердых растворов Yj._xGd_xBOj (0<х<0,2),

3. Результаты исследований по изучению люминесценции (Y(._xGd_x)B03 и люминофоров на их основе, активированных Еи³\ при ВУФ-возбуждении, установлению взаимосвязи между собственной и активаторі і ой люминесценцией и определению основных факторов, влияющих на эффективность люминесценции Еи³⁺ при ВУФ-возбждении.

4. Методы синтеза эффективного при ВУФ-возбуждении люминофора (Y,Gd)BOj:Eu с субмикронным размером частиц.

Апробация работы. Результаты работы были представлены: на Восьмой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2001» (Зеленоград, 2001); на Международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2001); на Российской научно-практической конференции, посвященной 90-летию профессора В.В. Серебренникова «Химия редких и редкоземельных элементов и современные материалы» (Томск, 2001); на Второй Всероссийской конференции с международным участием «Химия поверхности и нанотехнология» (Санкт-Петербург, 2002); на Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2002).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 12 работах, в

том числе: в 5 тезисах докладов и 7 статьях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованных литературных источников. Работа изложена на 145 страницах, содержит 34 рисунка и 21 таблицу. Библиографический список состоит из 149 наименований.

Похожие диссертации на Синтез и исследование ортоборатов иттрия и РЗЭ, активированных европием (III) для плазменных дисплеев

Синтез и исследование ортоборатов иттрия и РЗЭ, активированных европием(III) для плазменных дисплеевИваненко Людмила Владимировна

Синтез и исследование ортоборатов иттрия и РЗЭ, активированных европием (III) для плазменных дисплеев Иваненко Людмила Владимировна

Синтез и исследование люминофоров с длительным послесвечением на основе оксосульфида иттрияБогатырева Алла Александровна

Функциональные наноматериалы на основе диоксидов церия и элементов подгруппы титана: синтез, исследование структуры и размерных эффектовИванов, Владимир Константинович

Синтез и исследование магнитных свойств двумерных оксидных наноструктур на основе железокислородных групп различной топологииЗемцова Елена Георгиевна

Послойный синтез и исследование нанослоев неорганических соединений, содержащих анионы вольфрамовой, фосфорновольфрамовой или кремневольфрамовой кислотСемищенко, Константин Борисович

Разработка новых методов синтеза и исследование особенностей формирования структуры дисперсных каркасных фосфатов циркония Заболотная Галина Васильевна

Синтез и исследование физико-химических свойств металлофталоцианинов для оптоэлектронных изделийЗиминов Андрей Викторович

Синтез и исследование гранатов РЗЭ и алюминия для светоизлучающих диодовСокульская Наталья Николаевна

Синтез и исследование соединений Zr1-xGexO2 и тонких покрытий на их основеУткин, Алексей Владимирович