1簡介

apha-sialon晶胞圖

  apha-sialon晶胞圖

sialon是Si、Al、O、N四種元素的合成詞,作為一種陶瓷,它實際上是Si3N4中Si、N原子被Al和O原子置換所形成的一大類固溶體的總稱。
sialon陶瓷的主要類別有β-sialon、α-sialon、O-sialon三種,尤以前兩種最為常見。
β-sialon的通式一般寫為Si6-ZAlZOZN8-Z,其中0<Z≤4.2。其晶粒通常為長柱狀,因而其陶瓷體的韌性強度較好。
α-sialon的通式為MexSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n,其中:x≤2,m 表示(Si-N)鍵被(Al-N)鍵取代的數目, n為(Si-N)鍵被(Al-O)鍵取代的數目,Me為補償電價不平衡的金屬陽離子,用來穩定α-Sialon結構的,通常為Li、Mg、Ca、Y和部分鑭系元素。α-sialon的晶粒通常為等軸晶粒,因而這種材料硬度較高,韌性較差。研究較多的是含Y2O3的Y-Si-Al-O-N系統。
O'-sialon是Si2N2O與Al2O3形成的固溶體,它的化學式可表示為Si2-ZAlZO1+ZN2-Z,其最大固溶度隨溫度而變化,在1750度時,Z=0~0.4。O'-sialon材料有很好的抗氧化性能與抗熔融有色金屬浸蝕的能力。

2發現

1972 年賽隆( SiAlON) 首先由英國的J ack、Wilson[34 ] 和日
本的Oyama[35 ]發現。長期以來,SiAlON 主要作為一種結構材
料進行研究。1996 年和1997 年由Karunaratne 等[36 ] 和沈志堅
等[37 ] 首先分別報道了稀土離子摻雜SiAlON 的光學性能,從而
開啟了將SiAlON 作為功能材料研究的大門。但直到2002 年,
SiAlON 基光轉換材料才由Krevel 等[38 ] 和謝榮軍等[39 ] 分別提
出可用來獲得白光L ED。
目前,關於SiAlON 基光轉換材料的研究尚屬前沿課題,主
要集中在光譜剪裁和合成工藝等方面: ① 解榮軍等以Ca2 + 作
為α2SiAlON 的穩定離子, 通過改變摻雜離子, 如Eu2 + [40 ] 、
Ce3 + [41 ] 、Yb2 + [42 ] 等,分別獲得了峰值為583~605nm、500nm、
549nm、573~577nm 的帶狀發射光譜。同時隨著稀土摻雜離子
濃度的增加,出現了濃度猝滅效應,如在Ca2α2SiAlON ∶Eu2 + 體
系中,當Eu2 + 離子濃度≥0. 075at %時,熒光發光強度出現猝
滅[40 ] 。另外,Hirosaki 等[43 ]以柱狀晶β2SiAlON 為基體,獲得了
峰值為535nm 的綠光發射光轉換材料。② SiAlON 基光轉換
材料通常採用氣壓燒結( GPS) [40~42 ] 或熱壓燒結( HP) [39 ] 合成,
反應條件較為苛刻。Suehiro 等[44 ] 以氣相還原氮化( GRN) 一步
(無需機械破碎) 合成了粉體的光轉換材料。對比GPS 合成方
法,粉體顆粒表現出非團聚、尺寸分佈均勻等優點,並且反應溫
度從1700~2000 ℃下降為1400~1500 ℃,經熱處理后發光強度
提高了大約42 %~62 %
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