Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

ИК-люминесценция CaGa2O4:Yb3+ при возбуждении излучением с длиной волны 940 и 980 нм

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1-

Аннотация

В статье представлен обзор известных люминесцентных материалов на основе галлата кальция CaGa2O4, излучающих в видимой и инфракрасной (ИК) области спектра. 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 том, что возбуждение и излучение происходит непосредственно в ионах Yb3+ при пассивном участии решетки основания. В спектрах люминесценции имеется три максимума на длинах волн: 993 нм, 1025 нм, 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‑xyYbxNay)Ga2O4, при котором интенсивность люминесценции в полосе 993 нм максимальна.

Об авторах

У. А. Марьина
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Россия

Кафедра электроники и нанотехнологий, доцент

Марьина Ульяна Андреевна



В. А. Воробьев
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Россия

Кафедра электроники и нанотехнологий, профессор

Воробьев Виктор Андреевич



А. П. Марьин
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Россия

Кафедра электроники и нанотехнологий, аспирант

Марьин Александр Петрович



Список литературы

1. Bletskan D. I. Photoconductivity and photoluminescence of PbGa2Se4 crystals / D. I. Bletskan, V. M. Kabatsii, M. Kranichets, V. V. Frolova, E. G. Gule // Chalcogenide Letters. – 2006. - Vol. 3. – № 12. – p. 125 – 132.

2. Bordun O. M. Influence of annealing conditions on the luminescence and photoelectric properties of pure and Mn2+- activated ZnGa2O4 thin films / O. M. Bordun, V. G. Bihday, and I. Yo. Kukharskyy // Journal of Applied Spectroscopy. – 2013. – Vol. 80. – № 5. – p. 721-725.

3. Rai M. Eu3+-activated CaGa2O4 wide band gap (WBG) material for solar blind UV conversion: fluorescence and photo-conductivity performance / M. Rai, S. K. Singh, K. Mishra, R. Shankar, R. K. Srivastava, S. B. Rai // Journal of Materials Chemistry C. – 2014. – V.2. – P. 7918–7926.

4. Glasser F.P. Crystal Chemistry of Some AB2O4 Compounds / F.P. Glasser, S.D. Glasser // Journal of The American Ceramic Society. – Vol. 46. – № 8. – P.377–380.

5. Марьина У.А. Люминесцентные свойства галлата стронция, активированного ионами европия / У.А. Марьина, В.А. Воробьев, А.П. Марьин, Р.В. Пигулев // 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. – 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. - Date of publication of application: 22.04.1998 Bulletin 1998/17.

7. Jiang F. Temperature-induced phase transitions for stuffed tridymites SrGa2O4 and CaGa2O4 / F. Jiang, P. Jiang, M. Yue, W. Gao, R. Cong, T. Yang // Journal of Solid State Chemistry. – 2017. – V. 254. – P. 195–199.

8. Ye D. Inner energy transfer and its influence on luminescence properties of CaGa2O4:Eu3+ reddish emission phosphors / D. Ye, Z.Hu, W. Zhang, Y. Cui, L. Luo, Y. Wang // Optical Materials. – 2014. – V.30. – P.1-4.

9. Wang S. Long persistent properties of CaGa2O4:Bi3+ at different ambient temperature / S.Wang, W.Chen, D. Zhou, J.Qiu, X. Xu, X.Yu // The American Ceramic Society. – 2017. – P.1–8.

10. Keir P.D. Fabrication and Characterization of ACTFEL Devices: dissertation for the degree of Doctor of Philosophy / Paul D. Keir. – Oregon State University. – 2000. – 280 c.

11. Minami T. Thin-film oxide phosphors oxide phosphors as electroluminescent materials / T. Minami // Materials Research Society. – 1999. - V. 560. – P.47-58.

12. Jeevaratnam J. The System CaO-Ga2O3 / J. Jeevaratnam, F.P. Glasser // Journal of the American Ceramic Society. – 1961. – Vol. 44. – № 11. – P.563–566.

13. Rai M. Laser-induced excited-state crossover and spectral variation of Cr3+ in the high-crystal-field environment of CaGa2O4 / M. Rai, S.K. Singh, P. Morthekai // Optical Society of America. – 2016. – Vol. 41. – №15. – P. 3635–3638.

14. Qin X. Hybrid coordination-networkengineering for bridging cascaded channels to activate long persistent phosphorescence in the second biological window / X. Qin1, Y. Li1, R. Zhang, J. Ren, M. Gecevicius, Y. Wu, K. Sharafudeen, G. Dong, S.Zhou, Z. Ma, J. Qiu // Scientific Reports. – 2016. – V.6. – № 20275. – P.1-9.

15. Марьина У.А. Изучение люминесцентных свойств SrGa2S4, активированного редкоземельными ионами Nd3+ / У.А. Марьина, В.А. Воробьев, А.П. Марьин, Р.В Пигулев. // Физика. Технологии. Инновации. ФТИ – 2019: сборник тезисов докладов VI Международной молодежной научной конференции, посвященной 70-летию основания Физико - технологического института. - Екатеринбург, 20-24 мая 2019 г. – 737-738.

16. Rai 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 / M. Rai, K. Mishra, S.B. Rai, M. Paulramasamy // Materials Research Bulletin. – 2018. – V.105. – P. 192-201.

17. Марьина У.А. Разработка технологии синтеза и исследование люминофоров на основе CaSnO3, BaSnO3, SrSnO3, активированных редкоземельными ионами: дис… канд. тех. наук: 05.27.06 / Марьина У.А. – Новочеркасск, 2018. – с. 52-58.

18. Ropp, R.C. Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds / R.С. Ropp. – Newnes, 2012. – Chap. 6. – Gr. 13. – P.586–587.

19. Акимова М.С. Фазообразование и формирование кристаллической структуры при получении моноалюмината кальция и люминесцентных материалов на его основе золь-гель методом: дис…магистр: 04.04.01 / Акимова Марина Сергеевна. – Томск, 2019. – 35 с.

20. Weber, Marvin J. Handbook of optical materials / J. Marvin, Weber // Optical materials -Handbooks, manuals, etc. 2. Lasers - Handbooks, manuals, etc. 3. Electrooptics - Handbooks, manuals, etc. I. Title. – 2003. – 499 p.

21. Shannon R.D. Effective Ionic Radii in Oxides and Fluorides / R.D. Shannon C.T. Prewitt // Acta Crystallographica Section B. - 1969. – B 25. - 925-946.

22. Ahrens L. H. The use of ionization potentials - l. Ionic radii of the elements. Geochimica et Cosmochimica Acta 2. – 1952. – P. 155-169.

23. Guzik M. Spectroscopic properties, concentration quenching and Yb3+ site occupations in vacancied scheelite-type molybdates / M. Guzik, E.Tomaszewicz, Y.Guyot, J.Legendziewicz, G.Boulon // Journal of Luminescence. - 2016. – V.169. – P. 755-764.

24. Guzik M. Research on the Yb3+ Ion Activated Cubic Molybdates and Molybdato-Tungstates for Optical Transparent Ceramics / M. Guzik, M. Bieza, E. Tomaszewicz, Y. Guyot, and G. Boulon // Quantum Nano-Photonics. – 2017. - Chap. 17. - P. 315-354.

25. Klimin S. A. Stark Structure of the Yb3+ Ion Levels in (YbxY1–x)2Ti2O7 and the Crystal Field in Rare-Earth Titanates with a Pyrochlore Structure / S.A. Klimin, M.N. Popova, E.P. Chukalina, B.Z. Malkin, A.R. Zakirov, E. Antic-Fidancev, Ph. Goldner, P. Aschehoug, G. Dhalenne // Physics of the Solid State. - V. 47. - No. 8. – 2005. - pp. 1425–1430.


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). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1-

Просмотров: 11


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)