ИК-люминесценция CaGa2O4:Yb3+ при возбуждении излучением с длиной волны 940 и 980 нм
Аннотация
Представлен обзор известных люминесцентных материалов на основе галлата кальция CaGa2O4, излучающих в видимой и инфракрасной (ИК) области спектра. На сегодняшний день ИК-люминофоры исследованы мало, но их практическое применение представляет интерес. Твердофазным методом получены образцы CaGa2O4, активированные редкоземельными ионами Yb3+. Исследованы структурные и люминесцентные свойства состава CaGa2O4 : Yb3+. При возбуждении CaGa2O4 : Yb3+ излучением с длиной волны 940 и 980 нм зарегистрирована люминесценция в диапазоне 980—1100 нм. На основании данных о строении электронных уровней в ионах Yb3+ сделан вывод о том, что возбуждение и излучение происходят непосредственно в ионах Yb3+ при пассивном участии решетки основания. В спектрах люминесценции имеется три максимума на длинах волн 993, 1025 и 1080 нм. Излучение в этих полосах обусловлено оптическими переходами электронов из возбужденного в основное состояние в ионах Yb3+. Изучена зависимость интенсивности люминесценции в полосе 993 нм от концентрации ионов активатора Yb3+. Установлено, что введение в состав люминофора ионов Na+ повышает интенсивность ИК-люминесценции. Предложен оптимальный состав люминофора
(Ca1-x-yYbxNay)Ga2O4, при котором интенсивность люминесценции в полосе 993 нм максимальна.
(Ca1-x-yYbxNay)Ga2O4, при котором интенсивность люминесценции в полосе 993 нм максимальна.
Об авторах
У. А. Марьина
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия
Россия
ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355017
Марьина Ульяна Андреевна — канд. техн. наук, доцент, инженерный институт, кафедра электроники и нанотехнологийВ. А. Воробьев
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия
Россия
ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355017
Воробьев Виктор Андреевич — доктор техн. наук, профессор, старший научный сотрудник, инженерный институт, кафедра электроники и нанотехнологийА. П. Марьин
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия
Россия
ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355017
Марьин Александр Петрович — аспирант, инженерный институт, кафедра электроники и нанотехнологийСписок литературы
1. Bletskan D. I., Kabatsii V. M., Kranichets M., Frolova V. V., Gule E. G. Photoconductivity and photoluminescence of PbGa2Se4 crystals // Chalcogenide Letters. 2006. V. 3, N 12. P. 125—132. URL: http://www.chalcogen.ro/Bletskan-articol.pdf
2. Bordun O. M., Bihday V. G., Kukharskyy I. Yo. Influence of annealing conditions on the luminescence and photoelectric properties of pure and Mn2+-activated ZnGa2O4 thin films // J. Appl. Spectrosc. 2013. V. 80, N 5. P. 721—725. DOI: 10.1007/s10812-013-9832-2
3. Rai M., Singh S. K., Mishra K., Shankar R., Srivastava R. K., Rai S. B. Eu3+-activated CaGa2O4 wide band gap (WBG) material for solar blind UV conversion: fluorescence and photo-conductivity performance // J. Mater. Chem. C. 2014. V. 2, N 37. P. 7918—7926. DOI: 10.1039/C4TC00965G
4. Glasser F. P., Glasser L. S. D. Crystal chemistry of some AB2O4 compounds // J. American Ceramic Society. 1963. V. 46, N 8. P. 377—380. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1963.tb11755.x
5. Марьина У. А., Воробьев В. А., Марьин А. П., Пигулев Р. В. Люминесцентные свойства галлата стронция, активированного ионами европия // Актуальные проблемы инженерных наук: материалы VII-й (64) ежегодной научно-практической конференции преподавателей, студентов и молодых ученых Северо-Кавказского федерального университета «Университетская наука — региону». Ставрополь, 2019. С. 470—472.
6. Patent EP 0836791 B1H05B 33/14, C09K 11/80, C09K 11/66. International publication number: WO 97/02721. Doped amorphous and crystalline gallium oxides, alkaline earth gallates and doped zinc germanate phosphors as electroluminescent materials / proprietor: Adrian H. Hamilton; inventors: XIAO, Tian Hamilton, Adrian H. Hamilton, Guo Edmonton, 1998.
7. Jiang F., Jiang P., Yue M., Gao W., Cong R., Yang T. Temperature-induced phase transitions for stuffed tridymites SrGa2O4 and CaGa2O4 // J. Solid State Chem. 2017. V. 254. P. 195—199. DOI: 10.1016/j.jssc.2017.07.024
8. Ye D., Hu Z., Zhang W., Cui Y., Luo L., Wang Y. Inner energy transfer and its influence on luminescence properties of CaGa2O4:Eu3+ reddish emission phosphors // Optical Materials. 2014. V. 39, Iss. 11. P. 1879—1882. DOI: 10.1016/j.optmat.2014.04.028
9. Wang S., Chen W., Zhou D., Qiu J., Xu X., Yu X. Long persistent properties of CaGa2O4:Bi3+ at different ambient temperature // The American Ceramic Society. 2017. V. 100, N 8. P. 3514—3521. DOI: 10.1111/jace.14875
10. Keir P. D. Fabrication and characterization of ACTFEL devices: Diss. of PhD. Oregon State University, 2000. 280 p.
11. Minami T. Thin-film oxide phosphors as electroluminescent materials // Materials Research Society. 1999. V. 560. P. 47—58. DOI: 10.1557/PROC-560-47
12. Jeevaratnam J., Glasser F. P. The System CaO-Ga2O3 // J. American Ceramic Society. 1961. V. 44, Iss. 11. P. 563—566. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1961.tb11658.x
13. Rai M., S. K. Singh, P. Morthekai laser-induced excited-state crossover and spectral variation of Cr3+ in the high-crystal-field environment of CaGa2O4 // Opt. Lett. 2016. V. 41, Iss. 15. P. 3635—3638. DOI: 10.1364/OL.41.003635
14. Qin X., Li Y., Zhang R., Ren J., Gecevicius M., Wu Y., Sharafudeen K., Dong G., Zhou S., Ma Z., Qiu J. Hybrid coordination-network-engineering for bridging cascaded channels to activate long persistent phosphorescence in the second biological window // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 20275(1-9). DOI: 10.1038/srep20275
15. Марьина У. А., Воробьев В. А., Марьин А. П., Пигулев Р. В. Изучение люминесцентных свойств SrGa2S4, активированного редкоземельными ионами Nd3+ // Физика. Технологии. Инновации. ФТИ–2019: сборник тезисов докладов VI Международной молодежной научной конференции, посвященной 70-летию основания Физико-технологического института. Екатеринбург, 2019. С. 737—738.
16. Rai M., Mishra K., Rai S. B., Paulramasamy M. Tailoring UV-blue sensitization effect in enhancing near infrared emission in X,Yb3+:CaGa2O4 (X = 0, Eu3+, Bi3+, Cr3+) phosphor for solar energy conversion // Materials Research Bulletin. 2018. V. 105. P. 192—201. DOI: 10.1016/j.materresbull.2018.04.051
17. Марьина У.А. Разработка технологии синтеза и исследование люминофоров на основе CaSnO3, BaSnO3, SrSnO3, активированных редкоземельными ионами: дис. … канд. тех. наук. Новочеркасск, 2018. С. 52—58.
18. Ropp R. C. Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Ch. 6: Group 13 (B, Al, Ga, In and Tl) Alkaline Earth Compounds. Elsevier, 2013. P. 586—587. DOI: 10.1016/C2012-0-00777-6
19. Акимова М. С. Фазообразование и формирование кристаллической структуры при получении моноалюмината кальция и люминесцентных материалов на его основе золь-гель методом: дис. … магистр. Томск, 2019. 35 с.
20. Weber M. J. Handbook of optical materials. CRC Press, 2003. 536 p.
21. Shannon R. D., Prewitt C. T. Effective ionic radii in oxides and fluorides // Acta Crystallographica. Section B. 1969. V. 25, Iss. 5. P. 925—946. DOI: 10.1107/S0567740869003220
22. Ahrens L. H. The use of ionization potentials. Pt. 1. Ionic radii of the elements // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1952. V. 2, Iss. 3. P. 155—169. DOI: 10.1016/0016-7037(52)90004-5
23. Guzik M., Tomaszewicz E., Guyot Y., Legendziewicz J., Boulon G. Spectroscopic properties, concentration quenching and Yb3+ site occupations in vacancied scheelite-type molybdates // J. Luminescence. 2016. V. 169, Pt. 2. P. 755—764. DOI: 10.1016/j.jlumin.2015.02.043
24. Guzik M., Bieza M., Tomaszewicz E., Guyot Y., Boulon G. Research on the Yb3+ ion activated cubic molybdates and molybdato-tungstates for optical transparent ceramics // In: Quantum Nano-Photonics. NATO 2017. Dordrecht: Springer, 2018. Ch. 17. P. 315—354. DOI: 10.1007/978-94-024-1544-5_17
25. Klimin S. A., Popova M. N., Chukalina E. P., Malkin B. Z., Zakirov A. R., Antic-Fidancev E., Goldner Ph., Aschehoug P., Dhalenne G. Stark structure of the Yb3+ ion levels in (YbxY1-x)2Ti2O7 and the crystal field in rare-earth titanates with a pyrochlore structure // Phys. Solid State. 2005. V. 47, N 8. P. 1425—1430. DOI: 10.1134/1.2014481
Рецензия
При поддержке: ООО НПФ "ЛЮМ"
Для цитирования:
Марьина У.А., Воробьев В.А., Марьин А.П. ИК-люминесценция CaGa2O4:Yb3+ при возбуждении излучением с длиной волны 940 и 980 нм. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2020;23(1):78-85. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1-78-85
For citation:
Mar’ina U.A., Vorob’ev V.A., Mar’in A.P. IR luminescence of CaGa2O4 : Yb3+ when excited by radiation with a wavelength of 940 and 980 nm. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2020;23(1):78-85. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1-78-85
Просмотров: 716
Послать статью по эл. почте 