Investigation of phase evolution during crystallization of long afterglow strontium aluminate phosphor (Sr4Al14O25): The B2O3 effect

Stronsiyum alüminat seramikler, nadir toprak elementleri ile katkılandıklarında, geçici depolama ve ışığın yavaş salınımında etkileyici kapasiteye sahiptir ve bu da onları sıfır enerji tüketimli aydınlatma için çekici kılar. Stronsiyum alüminat ailesindeki en etkili lüminesan olan Eu2 + ve Dy3+ katkılı Sr4Al14O25 (S4A7ED) bileşiğinde ısrarlı ışıldama iyi bilinirken, başta sinterleme ajanı(flux) olarak kullanılan B2O3 ilavesi parlaklığı artırır ve ısrarlı ışıma suresini önemli ölçüde uzatır, birkaç dakikadan> 14 saate kadar. Borun elektronik yapı üzerindeki etkisine odaklanan önceki çalışmalar, uzun süreli parlamanın B2O3 varlığından kaynaklanan iyonik kusurların kümelenmesine bağlanabileceğini öne sürdü. Bununla birlikte, sonuçlar yalnızca küresel karakterizasyonlarla elde edilen dolaylı deneysel kanıtlara dayanıyordu. Bu tezin amacı, B2O3'ün uzun süreli parlamayı destekleyen mikro yapısal evrim üzerindeki etkisini araştırarak oynadığı önemli rolü anlamaktır.Termal ve kinetik kontrol altında geliştirilmiş modifiyeli Pechini metodu ile üretilmiş stokiyometrik Sr4Al14O25 bileşiklerinin mikroyapısal evriminde B2O3 etkisi sistematik olarak çalışıldı ve çalışmanın zemini oluşturuldu. Bor katkılanmasının doğasını aydınlatmak için, gelişmiş elektron mikroskobu tekniklerine dayanan uzaysal çözümlenmiş analizler ile B'nun lokal koordinasyonu incelendi. Bunun yanı sıra, ısrarlı ışımaya neden olan, B2O3'ın mikro yapıda difüzyon kinetiği ve katkı maddelerinin dağılımı üzerindeki etkisi araştırıldı.Temel sonuçlarımız, B2O3 katkılanmasının, Sr2 + difüzör türlerinin alüminyum polyhedralar arasındaki göç enerjisini azaltarak uzun süreli parlak Sr4Al14O25 fosforlarının evrimini kolaylaştırdığını göstermektedir. B2O3 yokluğunda, amorf durumdan faz evrim mekanizması, difüzyonla sınırlı katı hal reaksiyonu ile kontrol edilir. Bununla birlikte, Sr4Al14O25 fazının termodinamik olarak meta-kararlı fazlardan evrimi, taneler arasında borat camsı bir fazın çökelmesinden dolayı sıvı faz destekli difüzyonla kolaylaştırılır. Çok yüksek B2O3 konsantrasyonunda, sonuçlarımız gösteriyor ki kristalleşme mekanizması sıvı fazdan çökelmeye dönüşüyor. Çalışmamız, B'nun, enerji transferi etkileşimlerini teşvik etmenin yanı sıra, sürekli parlamayı destekleyen mikroyapının evriminde başka bir rol oynadığını ortaya koyuyor - Eu2 + ve Dy3 + konsantrasyonunu Sr4Al14O25 fazının çözünürlük sınırının altında optimize edilmesine etki ediyor. Sr4Al14O25: Eu, Dy bileşiğinin mikroyapısındaki B2O3 etkisinin uzaysal çözümlü değerlendirmesine dayanan bu çalışmada elde edilen deneysel kanıtlar, bu alandaki çalışmalara önemli ölçüde katkı da bulunmaktadır ve stronsiyum alüminat pigmentlerinde uzun ışıma davranışının rasyonel tasarımı için yeni anlayışlar sağlamaktadır.