国防科技大学 空天科学学院, 新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073
AB(O,N)3型钙钛矿氮氧化物是一类新型功能陶瓷材料, 具有独特的介电/磁/光催化等性能, 在能源存储与转化领域应用前景广阔, 但传统制备工艺耗时长且产物纯度较低。本研究以尿素为氮源、金属氧化物为前驱体, 采用无压放电等离子烧结设备一步合成了钙钛矿氮氧化物SrTa(O,N)3陶瓷粉体, 并实现了快速致密化。深入研究了升温速率和合成温度对粉体组成与微观形貌的影响, 并对优化后制备的陶瓷块体进行了介电性能表征。结果表明, 较高的升温速率和适中的合成温度有利于氮化反应的充分进行, 在100 ℃/min和1000 ℃下制得的SrTa(O,N)3粉体纯度最高, 氧氮化物相含量约97%, 粒径分布区间为100~300 nm, Sr、Ta、O、N 四种元素分布均匀。较优的致密化工艺为烧结温度1300 ℃、升温速率300 ℃/min、保温时间1 min, 经烧结制得的SrTa(O,N)3陶瓷试片致密度可达94%以上, 且纯度很高, 该材料在300 Hz时的介电常数高达8349, 介电损耗为10-4量级, 优于文献报道值。本研究制备的SrTa(O,N)3陶瓷的高介电常数与致密度和纯度的调控密不可分, 这是因为气孔和杂质会降低材料介电常数, 高致密度和高纯度是SrTa(O,N)3氧氮化物陶瓷获得优异介电性能的关键。
钙钛矿 氧氮化物 尿素 放电等离子烧结 介电常数 perovskite oxynitride urea spark plasma sintering dielectric constant
国防科技大学空天科学学院，新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室，长沙 410073
近年来，稀土钙钛矿氧氮化物因其出色的多功能性以及在光学、光催化、介电和磁性材料等领域的应用前景备受关注。本文介绍了稀土钙钛矿氧氮化物的结构稳定性计算方法，总结了其制备方法，最后阐述了其主要应用情况，并对其进一步研究和发展进行了展望。
稀土元素 钙钛矿 氧氮化物 合成方法 rare-earth element perovskite oxynitride synthesis method
1 内蒙古师范大学 物理与电子信息学院, 内蒙古 呼和浩特 010022
2 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010022
3 锡林郭勒职业技术学院, 内蒙古 锡林浩特 026000
为了制备高性能的白光LED, 发光性能好的荧光粉是必不可少的。氮(氧)化物荧光粉有着发光效率高、可进行光谱剪裁、绿色环保、热稳定性好的优点, 可以成为制备白光LED的主要的荧光粉材料。本文综述了近几年来在氮(氧)化物荧光粉的晶体结构特征、制备方法, 发光性质及其在高亮度、高显色白光LED封装应用的最新进展, 并指出该领域研究过程中存在的问题：(1)含有不同非金属成份的氮(氧)化物新基质很少, (2)关于计算荧光粉晶体场变化的理论研究很少, (3) 目前单一基质白光发射荧光粉的发射普遍存在红色发射成分缺乏或不足、显色指数不高等问题。对该领域的发展趋势做出了展望, 希望推动新型高效白光LED用发光材料的研究, 继而提高白光LED研究应用水平。
白光LED 荧光粉 氮(氧)化物 white LED phosphor nitride and oxynitride luminescent material
1 电子科技大学 通信与信息工程学院, 成都 611731
2 四川省宜宾市61902部队, 四川 宜宾 644000
利用具有相反热光特性的氮氧化硅与聚合物材料,采用混合集成波导结构设计了一种低功耗S型可变光衰减器.该衰减器以聚合物为芯层材料,氮氧化硅为包层材料,在弯曲波导上方制作加热电极从而通过热光效应来实现可调谐的衰减功能.理论分析表明,对于1.55 μm的工作波长,衰减器实现50 dB的衰减仅需要3.6 mW的功率.实验结果可实现0~40 dB的衰减范围,相应的最大温度变化为70.4℃,器件插入损耗为5.4 dB.
可变光衰减器 热光原理 混合集成 氮氧化硅 聚合物 S弯曲波导 Variable optical attenuator Thermo-optic effect Hybrid integrated Silicon oxynitride Polymer waveguide S-bend waveguide
1 华中师范大学 物理科学与技术学院, 湖北 武汉430079
2 韩山师范学院 物理与电子工程系, 广东 潮州521041
采用甚高频等离子体增强化学气相沉积方法制备富硅氮氧化硅(a-SiO0.35N0.59∶H)薄膜, 以这层薄膜作为有源层构建发光二极管。实验结果表明器件在室温下可观测到强的电致红光发射, 发光峰在715 nm附近, 与其光致发光峰位一致。电致发光谱测量还表明器件开启电压为8 V, 器件的电致发光强度随注入电流的增大呈线性递增关系。电流-电压特性分析表明器件的载流子输运机制以Pool-Frenkel(P-F)发射模型为主。结合发光有源层的微结构分析, 初步认为电致红光发射来自于电子和空穴通过有源层的带尾态的辐射复合。
氮氧化硅薄膜 红光 电致发光 silicon oxynitride red luminescence electroluminescence
1 电子科技大学通信与信息工程学院, 四川 成都 611731
2 电子科技大学机械电子工程学院, 四川 成都 611731
利用具有相反热光特性的氮氧化硅(SiON)与聚合物材料，采用混合集成技术设计了一种低功耗全内反射（TIR）热光波导开关。该光开关通过在两交叉的氮氧化硅波导芯的X结中心部分制作一个深度等于波导芯厚度的狭缝，并在其中填充与波导包层相同的聚合物材料，同时在狭缝聚合物上方制作加热电极来实现开关功能。理论分析表明，通过选择与氮氧化硅折射率相匹配的聚合物材料，并优化设计单模光波导尺寸，两交叉波导间的夹角、所开狭缝的宽度以及相应的加热电极结构，对于1550 nm的工作波长，开关的驱动功率在低至2.3 mW时仍可实现消光比均大于36 dB，串扰均小于-36 dB的TE与TM模式。
光电子学 光开关 热光原理 氮氧化硅 全内反射 混合集成 聚合物 中国激光
2011, 38(11): 1117001
中国计量学院材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310018
采用超声波悬浮液法，合成了组成为Ba1-xSi2O2N2xEu2+(0.01≤x≤0.08)的蓝色荧光粉，用X射线衍射仪、荧光光谱仪分别对其结构及发光性能进行了表征。结果表明，这种荧光粉的主晶相是BaSi2O2N2Eu2+，在287～460 nm的宽波段范围内可以得到有效激发，发射出很强的蓝光。发射光谱显示出峰值在λ=487 nm的单峰宽带特征，这对应着Eu2+的4f65d→4f7跃迁， Eu2+在303 nm的波长激发下，由于无辐射弛豫现象，比在397 nm的波长激发下，有更大的斯托克斯位移。随着Eu2+浓度增加，发光强度也增加，发射峰红移，当x超过0.02时，出现浓度猝灭现象，发射强度逐渐减弱。在白光LED用荧光粉方面，这种新型蓝色荧光粉有广阔的应用前景。
材料 白光LED 氮氧化物荧光粉 超声波悬浮液法 浓度猝灭 光学学报
2010, 30(s1): s100102
1 五邑大学 功能材料研究所， 广东 江门52902
2 中山大学 化学与化学工程学院， 广东 广州510275
3 华南农业大学 理学院， 广东 广州510642
采用高温固相法合成出系列黄绿色Sr1-yEuySi2O2-zN2+2z/3 荧光材料，进行了光学性质表征并探索了其在LED上的应用。在Eu2+掺杂浓度为0~0.200范围内，所合成的化合物为系列色坐标可调的黄绿光-黄光连续固溶体，在250~500 nm具有高的激发效率，激发和发射光谱位置及其发射强度随Eu2+浓度改变产生规律性变化；利用光谱理论系统研究了Eu2+的最低5d吸收能级、5d轨道重心移动、晶体场分裂和Stokes位移对激发和发射光谱位置、半峰全宽和荧光寿命的影响及其相互关系。该类荧光材料在77~425 K具有良好的温度特性，425 K时的发射强度为77 K的58%左右。首次将它们和近紫外LED(～400 nm)、蓝光LED(～460 nm)封装成高亮度黄绿光和黄光LED以及白光LED，发光效率高达19 lm/W，这些封装的LED的发光性能也随着Eu2+浓度，以及粉胶比例变化而呈规律性变化。
发光二极管 氮氧化合物 稀土 LED oxynitride rare earth
华南师范大学物理与电信工程学院，广东 广州 510006
针对大气污染物氮氧化物化学发光光谱特征情况对探测器的要求，使用红外分光光度法对PD24系列红外探测器件的光电特性，如光谱响应度、频响、响应度等参数进行了分析研究。比较了光电倍增管与PD24系列器件的性能情况。介绍了扩大器件接收面的透射、反射、聚光方案。实验表明，异质结光电二极管PD24－05是一种具有高速、高灵敏度、宽带宽等优良性能的红外光电探测器件；其光谱响应范围与氮氧化物化学发光光谱的匹配情况良好。
氮氧化物化学发光光谱 电子器件 光电特性 oxynitride chemiluminescence spectrum electronic device optoelectronic characteristic
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
利用SiOxNy薄膜光学常数随化学计量比连续变化的特性,给出了制备折射率连续可调的SiOxNy薄膜的实验条件。用磁控反应溅射法制备了不同氮氧比的SiOxNy薄膜。研究了不同气流比率条件下薄膜光学常数、化学成分及溅射速率等的变化。用UV-VIS光谱仪测试了透射率曲线,利用改进的单纯型法拟合透射率曲线计算得到了折射率和消光系数。测试了红外傅立叶光谱（FTIR）曲线和X光光电子能谱（XPS）分析了薄膜成分的变化。实验表明薄膜特性与N2/O2流量比率密切相关,通过控制总压和改变气体流量比可控制SiOxNy薄膜的折射率n从1.92到1.46连续变化,应用Wemple-DiDomenico模型计算出光子带隙在6.5 eV到5 eV之间单调变化。
薄膜光学 SiOxNy薄膜 磁控溅射 光学常数 禁带宽度
