Local environments of dilute activator ions in the solid-state lighting phosphor Y3-xCexAl5O12

Chemistry of Materials

Volumn 25, Issue 20, 2013, Pages 3979-3995

  George, Nathan C ^a,f   Pell, Andrew J ^b   Dantelle, Géraldine ^c   Page, Katharine ^d   Llobet, Anna ^d   Balasubramanian, M ^e   Pintacuda, Guido ^b   Chmelka, Bradley F ^a   Seshadri, Ram ^a,f  

^a University of California   (United States)

^b UNIVERSITÉ LYON 1   (France)

^c ECOLE POLYTECHNIQUE   (France)

^d LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

^e ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^f UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

electron and nuclear magnetic resonance; inorganic phosphors; structure property relations; white solid state lighting; X ray absorption; X ray and neutron scattering

Indexed keywords

ALUMINUM COMPOUNDS; CRYSTAL STRUCTURE; IONS; LIGHTING; LUMINESCENCE; NEUTRON SCATTERING; OPTICAL PROPERTIES; QUENCHING; X RAY ABSORPTION; YTTRIUM ALUMINUM GARNET;

EXPERIMENTAL METHODS; LOCAL ENVIRONMENTS; LUMINESCENT MATERIAL; LUMINESCENT PROPERTY; PHOSPHOR MATERIALS; SOLID STATE LIGHTING; SOLID-STATE WHITE LIGHTING; STRUCTURE PROPERTY RELATION;

PHOSPHORS;

EID: 84886716347     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm401598n     Document Type: Article

References (126)

1. Burroughes, J. H.; Bradley, D. D. C.; Brown, A. R.; Marks, R. N.; Mackay, K.; Friend, R. H.; Burns, P. L.; Holmes, A. B. Nature 1990, 347, 539-541
2. Reineke, S.; Lindner, F.; Schwartz, G.; Seidler, N.; Walzer, K.; Lüssem, B.; Leo, K. Nature 2009, 459, 234-238
3. Nakamura, S. Science 1998, 281, 956-961
4. Schubert, E. F.; Kim, J. K. Science 2005, 308, 1274-1278
5. Pimputkar, S.; Speck, J. S.; DenBaars, S. P.; Nakamura, S. Nature Photon. 2009, 3, 180-182
6. Kim, S.; Kim, T.; Kang, M.; Kwak, S. K.; Yoo, T. W.; Park, L. S.; Yang, I.; Hwang, S.; Lee, J. E.; Kim, S. K.; Kim, S.-W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3804-3809
7. Höppe, H. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3572-3582
8. Ananias, D.; Kostova, M.; Almeida Paz, F. A.; Ferreira, A.; Carlos, L. D.; Klinowski, J.; Rocha, J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10410-10417
9. Duan, C. J.; Wang, X. J.; Otten, W. M.; Delsing, A. C. A.; Zhao, J. T.; Hintzen, H. T. Chem. Mater. 2008, 20, 1597-1605
10. Zeuner, M.; Pagano, S.; Matthes, P.; Bichler, D.; Johrendt, D.; Harmening, T.; Pöttgen, R.; Schnick, W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11242-11248
11. Yeh, C.-W.; Chen, W.-T.; Liu, R.-S.; Hu, S.-F.; Sheu, H.-S.; Chen, J.-M.; Hintzen, H. T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14108-14117
12. Zeuner, M.; Pagano, S.; Schnick, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 7754-7775
13. Chen, W.-T.; Sheu, H.-S.; Liu, R.-S.; Attfield, J. P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8022-8025
14. He, J.; Zhao, L.-D.; Zheng, J.-C.; Doak, J. W.; Wu, H.; Wang, H.-Q.; Lee, Y.; Wolverton, C.; Kanatzidis, M. G.; Dravid, V. P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4624-4627
15. Shin, T. H.; Ida, S.; Ishihara, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19399-19407
16. Buannic, L.; Blanc, F.; Middlemiss, D. S.; Grey, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14483-14498
17. Haase, M.; Schäfer, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5808-5829
18. Wegh, R. T.; Donker, H.; Oskam, K. D.; Meijerink, A. Science 1999, 283, 663-666
19. Bréger, J.; Dupré, N.; Chupas, P. J.; Lee, P. L.; Proffen, T.; Parise, J. B.; Grey, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7529-7537
20. Rawal, A.; Smith, B. J.; Athens, G. L.; Edwards, C. L.; Roberts, L.; Gupta, V.; Chmelka, B. F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7321-7337
21. Riha, S. C.; Parkinson, B. A.; Prieto, A. L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12054-12055
22. Shoemaker, D. P.; Li, J.; Seshadri, R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11450-11457
23. Shayib, R. M.; George, N. C.; Seshadri, R.; Burton, A. W.; Zones, S. I.; Chmelka, B. F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18728-18741
24. Blasse, G.; Bril, A. Appl. Phys. Lett. 1967, 11, 53
25. Nakamura, S.; Mukai, T.; Senoh, M. Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 1687-1689
26. Blasse, G. J. Chem. Phys. 1967, 47, 5139
27. George, N. C.; Denault, K. A.; Seshadri, R. Ann. Rev. Mater. Res. 2013, 43, 2:1-2:21
28. Tomiki, T.; Akamine, H.; Gushiken, M.; Kinjoh, Y.; Miyazato, M.; Miyazato, T.; Toyokawa, N.; Hiraoka, M.; Hirata, N.; Ganaha, Y.; Futemma, T. J. Phys. Soc. Jpn. 1991, 60, 2437-2445
29. Ronda, C. R. Luminescence: From Theory to Applications; John Wiley & Sons: New York, 2004.
30. Bachmann, V.; Ronda, C.; Meijerink, A. Chem. Mater. 2009, 21, 2077-2084
31. Setlur, A.; Srivastava, A. Opt. Mater. 2007, 29, 1647-1652
32. Robertson, J. M.; Van Tol, W. H.; Heynen, J. P. H. Phillips J. Res. 1981, 36, 15-30
33. Wu, J. L.; Gundiah, G.; Cheetham, A. Chem. Phys. Lett. 2007, 441, 250-254
34. Pan, Y.; Wang, W.; Liu, G.; Skanthakumar, S.; Rosenberg, R.; Guo, X.; Li, K. K. J. Alloys Compd. 2009, 488, 638-642
35. Furman, J.; Gundiah, G.; Page, K.; Pizarro, N.; Cheetham, A. Chem. Phys. Lett. 2008, 465, 67-72
36. Ghigna, P.; Pin, S.; Ronda, C.; Speghini, A.; Piccinelli, F.; Bettinelli, M. Opt. Mater. 2011, 34, 19-22
37. Gracia, J.; Seijo, L.; Barandiarán, Z.; Curulla, D.; Niemansverdriet, H.; van Gennip, W. J. Lumin. 2008, 128, 1248-1254
38. Muñoz-García, A. B.; Seijo, L. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 815-823
39. Wang, J.; Toby, B. H.; Lee, P. L.; Ribaud, L.; Antao, S. M.; Kurtz, C.; Ramanathan, M.; Von Dreele, R. B.; Beno, M. A. Rev. Sci. Instrum. 2008, 79, 085105-085105-7
40. Proffen, T.; Billinge, S. J. L.; Egami, T.; Louca, D. Z. Kristallogr. 2003, 218, 132-143
41. Tucker, M. G.; Dove, M. T.; Keen, D. A. J. Appl. Crystallogr. 2001, 34, 630-638
42. Tucker, M. G.; Keen, D. A.; Evans, J. S. O.; Dove, M. T. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19, 335215
43. Yü, Q. M. Mater. Sci. Forum 2010, 663-665, 177-182
44. Xu, S.; Sun, L.; Zhang, Y.; Ju, H.; Zhao, S.; Deng, D.; Wang, H.; Wang, B. J. Rare Earth. 2009, 27, 327-329
45. Proffen, T.; Egami, T.; Billinge, S. J. L.; Cheetham, A. K.; Louca, D.; Parise, J. B. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2002, 74, s163-s165
46. Bérar, J. F.; Garnier, P. NIST Spec. Publ. 1992, 846, 212
47. Toby, B. H. J. Appl. Crystallogr. 2001, 34, 210-213
48. Momma, K.; Izumi, F. J. Appl. Crystallogr. 2011, 44, 1272-1276
49. Peterson, P. F.; Gutmann, M.; Proffen, T.; Billinge, S. J. L. J. Appl. Crystallogr. 2000, 33, 1192-1192
50. Egami, T.; Billinge, S. J. L. Underneath the Bragg Peaks: Structural Analysis of Complex Materials; Elsevier:: Kidlington, Oxford, U. K., 2003.
51. Farrow, C. L.; Juhas, P.; Liu, J. W.; Bryndin, D.; Božin, E. S.; Bloch, J.; Proffen, T.; Billinge, S. J. L. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19, 335219
52. McGreevy, R. L. J. Phys.: Condens. Matter 2001, 13, R877
53. Tucker, M. G.; Keen, D. A.; Dove, M. T.; Goodwin, A. L.; Hui, Q. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19, 335218
54. Heald, S. M. Nucl. Instrum. Methods A 2011, 649, 128-130
55. Heald, S.; Stern, E.; Brewe, D.; Gordon, R.; Crozier, D.; Jiang, D.; Cross, J. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 342-344
56. Skanthakumar, S.; Soderholm, L. Phys. Rev. B 1996, 53, 920-926
57. Newville, M. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 322-324
58. Fenzke, D.; Freude, D.; Fröhlich, T.; Haase, J. Chem. Phys. Lett. 1984, 111, 171-175
59. Woessner, D.; Timken, H. J. Magn. Reson. 1990, 90, 411-419
60. Yesinowski, J. P. J. Magn. Reson. 2006, 180, 147-161
61. Massiot, D.; Fayon, F.; Capron, M.; King, I.; Le Calvé, S.; Alonso, B.; Durand, O. J.; Bujoli, B.; Gan, Z.; Hoatson, G. Magn. Reson. Chem. 2002, 40, 70-76
62. Stoll, S.; Schweiger, A. J. Magn. Reson. 2006, 178, 42-55
63. Vegard, L. Z. Phys. 1921, 5, 17-26
64. Denton, A. R.; Ashcroft, N. W. Phys. Rev. A 1991, 43, 3161-3164
65. Robbins, D. J.; Cockayne, B.; Lent, B.; Duckworth, C. N.; Glasper, J. L. Phys. Rev. B 1979, 19, 1254-1269
66. Tien, T. Y.; Gibbons, E. F.; DeLosh, R. G.; Zacmanidis, P. J.; Smith, D. E.; Stadler, H. L. J. Electrochem. Soc. 1973, 120, 278-281
67. Wynne, R.; Daneu, J. L.; Fan, T. Y. Appl. Opt. 1999, 38, 3282-3284
68. Božin, E. S.; Juhás, P.; Zhou, W.; Stone, M. B.; Abernathy, D. L.; Huq, A.; Billinge, S. J. L. J. Appl. Crystallogr. 2009, 42, 724-725
69. MellergaÌŠrd, A.; McGreevy, R. L. Acta Crystallogr., Sect. A 1999, 55, 783-789
70. McGreevy, R. L. Nucl. Intrum. Methods A 1995, 354, 1-16
71. Shannon, R. D. Acta Crystallogr., Sect. A 1976, 32, 751-767
72. Brese, N. E.; O'Keeffe, M. Acta Crystallogr., Sect. B 1991, 47, 192-197
73. Trzesowska, A.; Kruszynski, R.; Bartczak, T. J. Acta Crystallogr., Sect. B 2004, 60, 174-178
74. Rack, P. D.; Holloway, P. H. Mater. Sci. Eng., R 1998, 21, 171-219
75. Özen, G.; Demirata, B. Spectrochim. Acta, Part A 2000, 56, 1795-1800
76. Chen, S.-Y.; Lu, Y.-H.; Huang, T.-W.; Yan, D.-C.; Dong, C.-L. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 19576-19581
77. Akai, T.; Shigeiwa, M.; Okamoto, K.; Shimomura, Y.; Kijima, N.; Honma, T. AIP Conf. Proc. 2007, 882, 389
78. Edelstein, N. M.; Allen, P. G.; Bucher, J. J.; Shuh, D. K.; Sofield, C. D.; Kaltsoyannis, N.; Maunder, G. H.; Russo, M. R.; Sella, A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 13115-13116
79. Kim, Y.-I.; Cadars, S.; Shayib, R.; Proffen, T.; Feigerle, C. S.; Chmelka, B. F.; Seshadri, R. Phys. Rev. B 2008, 78, 195205
80. Dorenbos, P. J. Lumin. 2002, 99, 283-299
81. Zhang, X.; Seo, H. J. Phys. Status Solidi A 2010, 207, 428-431
82. Im, W. B.; George, N.; Kurzman, J.; Brinkley, S.; Mikhailovsky, A.; Hu, J.; Chmelka, B. F.; DenBaars, S. P.; Seshadri, R. Adv. Mater. 2011, 23, 2300-2305
83. Willis, B. T. M.; Pryor, A. W. Thermal Vibrations in Crystallography; Cambridge University Press: Cambridge, U. K., 1975.
84. Cowley, J. M. Diffaction Physics; North-Holland Physics Publishing: Amsterdam, 1981.
85. Diehl, R.; Brandt, G. Mater. Res. Bull. 1975, 10, 85-90
86. Redfern, S. A. T.; Harrison, R. J.; O'Neill, H. S. C.; Wood, D. R. R. Am. Mineral. 1999, 84, 299-310
87. Vasylechko, L.; Senyshyn, A.; Trots, D.; Niewa, R.; Schnelle, W.; Knapp, M. J. Solid State Chem. 2007, 180, 1277-1290
88. Dalba, G.; Fornasini, P. J. Synchrotron Radiat. 1997, 4, 243-255
89. Aggarwal, R. L.; Ripin, D. J.; Ochoa, J. R.; Fan, T. Y. J. Appl. Phys. 2005, 98, 103514-103514-14
90. Pujol, M. C.; Solé, R.; Massons, J.; Gavaldà, J.; Solans, X.; Zaldo, C.; Díaz, F.; Aguiló, M. J. Appl. Crystallogr. 2001, 34, 1-6
91. Dorenbos, P. J. Phys.: Condens. Matter 2005, 17, 8103-8111
92. Yen, W. M.; Shionoya, S.; Yamamoto, H. Phosphor Handbook, 2nd ed.; Taylor & Francis Group: London, 2007.
93. Slack, G. A.; Oliver, D. W.; Chrenko, R. M.; Roberts, S. Phys. Rev. 1969, 177, 1308-1314
94. Hamilton, D. S.; Gayen, S. K.; Pogatshnik, G. J.; Ghen, R. D.; Miniscalco, W. J. Phys. Rev. B 1989, 39, 8807-8815
95. Brgoch, J.; DenBaars, S. P.; Seshadri, R. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 17955-17959
96. Grinberg, M.; Sikorska, A.; Kaczmarek, S. J. Alloys Compd. 2000, 300-301, 158-164
97. Pauling, L. J. Am. Chem. Soc. 1929, 51, 1010-1026
98. Runge, V.; Clanton, J.; Lukehart, C.; Partain, C.; James, A. Am. J. Roentgenol. 1983, 141, 1209-1215
99. Bennett, A. E.; Chmelka, B. F.; Eckert, H.; Griffin, R. G.; Vega, S.; Zwanziger, J. W. Solid-State NMR IV Methods and Applications of Solid-State NMR, 1st ed.; Springer: New York, 2012.
100. Brog, K.; Jones, W., Jr.; Verber, C. Phys. Lett. 1966, 20, 258-260
101. Vosegaard, T.; Byriel, I. P.; Pawlak, D. A.; Wozniak, K.; Jakobsen, H. J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7900-7904
102. Massiot, D.; Bessada, C.; Coutures, J. P.; Taulelle, F. J. Magn. Reson. 1990, 90, 231-242
103. Florian, P.; Gervais, M.; Douy, A.; Massiot, D.; Coutures, J.-P. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 379-391
104. Lin, Y. S.; Tseng, Y. H.; Liu, R. S.; Chan, J. C. C. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, P16-P19
105. Harazono, T.; Yokota, E.; Uchida, H.; Watanabe, T. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1998, 71, 2797-2805
106. Cheetham, A. K.; Dobson, C. M.; Grey, C. P.; Jakeman, R. J. B. Nature 1987, 328, 706-707
107. Grey, C. P.; Dobson, C. M.; Cheetham, A. K.; Jakeman, R. J. B. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 505-511
108. Grey, C. P.; Smith, M. E.; Cheetham, A. K.; Dobson, C. M.; Dupree, R. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4670-4675
109. Kuklja, M. M. J. Phys.: Condens. Matter 2000, 12, 2953-2967
110. Bertini, I.; Luchinat, C.; Parigi, G. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2002, 40, 249-273
111. Carrington, A.; McLachlan, A. D. Introduction to Magnetic Resonance; Harper and Row: New York, 1967.
112. Kaupp, M.; Bühl, M.; Malkin, V. G. Calculation of NMR and EPR Parameters, 1st ed.; Wiley-VCH: New York, 2004.
113. Morrison, C. A.; Wortman, D. E.; Karayianis, N. J. Phys. C: Solid State Phys. 1976, 9, L191-L194
114. Tanner, P. A.; Fu, L.; Ning, L.; Cheng, B.-M.; Brik, M. G. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19, 216213
115. Van Vleck, J. H. Phys. Rev. 1948, 74, 1168-1183
116. Levitt, M. H. Spin Dynamics: Basics of Nuclear Magnetic Resonance, 2nd ed.; Wiley: New York, 2008.
117. Harazono, T.; Watanabe, T. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1997, 70, 2383-2388
118. Bessent, R. G.; Hayes, W. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1965, 285, 430-444
119. Baker, J. M.; Hurrell, J. P. Proc. Phys. Soc. 1963, 82, 742-756
120. Baur, J.; Schlotter, P.; Schneider, J. Adv. Solid State Phys. 1998, 37, 67-78
121. Lewis, H. R. J. Appl. Phys. 1966, 37, 739
122. Abragam, A.; Bleaney, B. Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions; Clarendon Press: Gloucestershire, U. K., 1970.
123. Asatryan, H.; Rosa, J.; Mareš, J. Solid State Commun. 1997, 104, 5-9
124. Orbach, R. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1961, 264, 458-484
125. Yen, W. M.; Scott, W. C.; Scott, P. L. Phys. Rev. 1965, 137, A1109-A1112
126. Matzke, H. J. Mater. Sci. 1970, 5, 831-836