fosforimateriaalit

Fosforimateriaalit ovat luminesenssiyhdisteitä, jotka säteilevät valoa kun niihin kohdistetaan energiaa fotonien tai elektronien muodossa. Ne koostuvat isäntäaineesta, jonka kristalinen lattice on dopattua luminesenssia tuottavalla aineella. Yleisiä dopanteja ovat harvinaiset maametallit kuten europium (Eu), cerium (Ce), terbium (Tb), dysprosium (Dy) sekä mangaani (Mn). Isäntäaineina käytetään oksideja, fosfatteja, silikaatteja ja fluorideja; dopantin tyyppi ja pitoisuus määräävät emission spektrin ja kirkkauden.

Fosforimateriaalit jaetaan usein luminesenssin kestoon ja mekanismiin perustuen. Yleisimmät ryhmät ovat fluoresenssiin (nopea emission) sekä fosforescenssiin (viivästynyt emission). Lisäksi luokittelu perustuu isäntäaineen koostumukseen: oksidit, fosfaatit, silikaatit ja fluoridit ovat yleisiä isäntäaineita. Dopantin valinta määrää heijastuvan värin ja tehokkuuden; Ce-dopatut oksidit tuottavat usein kelta- ja vihreäliuotteita, Eu- tai Mn-dopatut materiaalit voivat antaa oranssia tai punaista valoa.

Valmistus ja ominaisuudet: Fosforimateriaalit valmistetaan tavallisesti korkeissa lämpötiloissa ja niiden dopattuja isäntäaineessa käytetään menettelyjä kuten sintraus, co-precipitaatio tai sol-gel -prosessit. Ominaisuuksiin kuuluvat emission spektri, kirkkaus (kvantti-tuotto), väri ja lämpötilakestoisuus. Dopantin pitoisuus sekä isäntäaineen rakenne vaikuttavat sekä tehokkuuteen että väripalettiin ulottuvuuteen.

Käyttökohteet: Suurimmat sovellukset ovat LED-valot ja näytöt, joissa fosforit muuntavat valon laajemmaksi valkoiseksi spektriksi. Muita sovelluksia ovat fluoresoivat mittaus- ja tunnistusmateriaaleet sekä scintillators lääketieteellisessä kuvantamisessa (esim. Lu2SiO5:Ce ja Gd2SiO5:Ce) sekä turva- ja identifiointitekniikat. Fosforimateriaalien kehitys keskittyy paremman tehokkuuden, kestävyyden ja ympäristöystävällisyyden saavuttamiseen.