Специалисты Томского научного центра Сибирского отделения РАН существенно рационализировали производство люминесцентных материалов для светодиодной техники, сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. Новый процесс синтеза занимает считанные минуты.
Результаты работ опубликованы в журнале Materials letters.
«Ученые Томского научного центра СО РАН, используя метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), получили люминесцентный материал с широким спектром свечения на основе нитрида кремния и оксида европия. Такие люминофоры востребованы при разработке белых светодиодов, в основе действия которых лежит принцип смешивания светодиодов нескольких цветов», — отметили в пресс-службе.
СВС, по мысли его разработчиков, является хорошей альтернативой твердофазному синтезу, для которого нужны дорогостоящие высокотемпературные печи и уже готовые материалы, а сам процесс довольно длительный. «Главное преимущество СВС — быстрота (занимает считаные минуты) и возможность протекания реакции в самоподдерживающемся режиме с достижением температуры около 2 тысяч градусов. В результате образуется нужный продукт, люминесцентные свойства которого можно варьировать», — пояснила старший научный сотрудник лаборатории функциональных керамических материалов ТНЦ СО РАН Ольга Крюкова.
Процесс получения люминофоров состоит из двух этапов. Сначала исходные компоненты — кремний и оксид редкоземельного металла европия — в течение пяти минут проходят механоактивацию в шаровой мельнице. Затем, после высокотемпературной реакции горения, получается нитрид кремния, в кристаллическую решетку которого внедрился оксид европия, образуя особые центры свечения, видимые при воздействии ультрафиолетом.
Европий способен излучать яркий свет при относительно низком уровне возбуждения и сохранять свечение на протяжении длительного времени после прекращения возбуждения. В момент возбуждения электроны европия переходят на более высокие энергетические уровни, а после снятия возбуждения они возвращаются на более низкие уровни, излучая свет. Сейчас ученые пробуют задействовать оксиды и других редкоземельных металлов — церия и празеодима.