Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Влияние условий вакуумного спекания на свойства люминесцентной керамики Y3Al5O12: Ce

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2022-4-312-322

EDN: QQPCIJ

Аннотация

В данном исследовании были изучены оптические и люминесцентные свойства керамики иттрий-алюминиевого граната, легированного церием (Y3-хСехAl5O12) с различным содержанием активатора. Концентрация церия варьировалась в пределах 0,01—0,025 ф. ед. Была исследована морфология керамических порошков. Показано, что концентрация активатора не оказывает влияния на гранулометрический состав керамических порошков. По результатам исследования оптических свойств керамики Y3-хСехAl5O12 были выявлены зависимости оптического пропускания света от концентрации активатора и от температуры вакуумного спекания. Были исследованы зависимости температуропроводности керамических образцов от концентрации церия и температуры вакуумного спекания. Исследования люминесцентных свойств керамики показали, что изменение концентрации церия в твердом растворе Y3-хСехAl5O12 приводит к смещению максимума полосы люминесценции, в то время как увеличение температуры вакуумного спекания с 1675 до 1800 °С приводит к сужению полосы люминесценции.

Об авторах

Л. В. Тарала
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия

ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355009

Тарала Людмила Викторовна — научный сотрудник, Сектор синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред, Научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет



А. А. Кравцов
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия

ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355009

Кравцов Александр Александрович — канд. техн. наук, заведующий сектором синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред, Научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет



О. М. Чапура
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия

ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355009

Чапура Олег Михайлович — инженер-исследователь, Научно-исследовательская лаборатория технологии тонких пленок и наногетероструктур, Научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет



В. А. Тарала
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия

ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355009

Тарала Виталий Алексеевич — канд. хим. наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией технологии перспективных материалов и лазерных сред, Научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет



Д. С. Вакалов
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия

ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355009

Вакалов Дмитрий Сергеевич — канд. физ.-мат. наук, заведующий сектором физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред , Научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет



Ф. Ф. Малявин
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия

ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355009

Малявин Федор Федорович — заведующий сектором спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред, Научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет



С. В. Кузнецов
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук; Казанский федеральный университет
Россия

ул. Вавилова, д. 38, Москва, 119991;

ул. Кремлевская, д. 18, Казань, 420008, Республика Татарстан

Кузнецов Сергей Викторович — канд. хим. наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория наноматериалов для фотоники



В. А. Лапин
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия

ул. Пушкина, д. 1, Ставрополь, 355009

Лапин Вячеслав Анатольевич — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, Сектор синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред, Научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет



Л. В. Кожитов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
Россия

Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049

Кожитов Лев Васильевич — доктор техн. наук, профессор кафедры технологии материалов электроники



А. В. Попкова
АО «НИИ НПО «ЛУЧ»
Россия

ул. Железнодорожная, д. 24, Подольск, 142103

Попкова Алёна Васильевна — старший научный сотрудник



Список литературы

1. Fujii T., Gao Y., Sharma R., Hu E.L., Denbaars S., Nakamura S. Increase in the extraction efficiency of GaN-based light-emitting diodes via surface roughening. Applied Physics Letters. 2004; 84(6): 855—857. https://doi.org/10.1063/1.1645992

2. Narukawa Y., Ichikawa M., Sanga D., Sano M., Mukai T. White light emitting diodes with super-high luminous efficacy. Journal of Physics D: Applied Physics. 2010; 43(35): 354002—354003. https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/35/354002

3. Reiter W.L., Stengl G. A blue light emitting diode used as a reference element in scintillation spectrometers. Nuclear Instruments and Methods. 1981; 180(1): 105—107.

4. Feezell D.F., Speck J., Denbaars S., Nakamura Sh. Semipolar (20-2-1) InGaN/GaN light-emitting diodes for high-efficiency solid-state lighting. Journal of Display Technology. 2013; 9(4): 190—198. https://doi.org/0.1109/JDT.2012.2227682

5. Nakamura S. The roles of structural imperfections in InGaN-based blue light- emitting diodes and laser diodes. Science. 1998; 281(5379): 956—961. https://doi.org/10.1126/science.281.5379.956

6. Ahmad S., Raushan M.A., Siddiqui M.J. Achievements and perspectives of GaN based light emitting diodes: A critical review. Proc. 2017 Inter. conf. on trends in electronics and informatics (ICEI). 11—12 May 2017. SCAD College of Engineering and Technology, Tirunelveli, TamilNadu, India; 2017. P. 224—229. https://doi.org/10.1109/ICOEI.2017.8300921

7. Guo F., Yuan R., Yang Y.L., Zhang Z.J., Zhao J.T., Lin H. An effective heat dissipation strategy improving efficiency and thermal stability of phosphor-in-glass for high-power WLEDs. Ceramics International. 2022; 48(9): 13185—13192. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.01.195

8. Yao Q., Zhang L., Zhang J., Jiang Zh., Sun B., Shao C., Ma Y., Zhou T., Wang K., Zhang L., Chen H., Wang Y. Simple mass-preparation and enhanced thermal performance of Ce: YAG transparent ceramics for high power white LEDs. Ceramics International. 2019; 45(5): 6356—6362. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.12.121

9. Liu Y., Su H., Lu Z., Shen Zh., Guo Y., Zhao D., Li Sh., Zhang J., Liu L., Fu H. Energy transfer and thermal stability enhancement in Ce/Cr co-doped Al2O3/YAG eutectic phosphor ceramics for broadband red-emission. Ceramics International. 2022; 48(16): 23598—23608. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.05.008

10. Nishiura S., Tanabe S., Fujioka K., Fujimoto Y. Properties of transparent Ce:YAG ceramic phosphors for white LED. Optical Materials. 2011; 33(5): 688—691. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2010.06.005

11. Yang C.-C., Chang C.-L., Huang K.-Ch., Taishan L. The yellow ring measurement for the phosphor-converted white LED. Physics Procedia. 2011; 19: 182—187. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.06.146

12. Nishiura S., Tanabe S., Fujioka K., Fujimoto Y. Preparation and optical properties of transparent Ce:YAG ceramics for high power white LED. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2009; 1(1): 012031—012036. https://doi.org/10.1088/1757-8981/1/1/012031

13. Kwon S.B., Choi S.H., Yoo J.H., Jeong S.G., Song Y.-H., Yoon D.H. Synthesis design of Y3Al5O12: Ce3+ phosphor for fabrication of ceramic converter in automotive application. Optical Materials (Amsterdam). 2018;80:265—270. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2018.04.037

14. Zhu Q.-Q., Li Sh., Yuan Q., Zhang H., Wang L. Transparent YAG:Ce ceramic with designed low light scattering for high-power blue LED and LD applications. Journal of the European Ceramic Society. 2021;41(1):735—740. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.09.006

15. Nakamura H., Shinozaki K., Okumura T., Nomura K. Massive red shift of Ce3+ in Y3Al5O12 incorporating super-high content of Ce. RSC Advances. 2020;10(21):12535—12546. https://doi.org/10.1039/D0RA01381A

16. Nikova M., Tarala V., Malyavin F.F., Vakalov D., Lapin V.A., Kuleshov D.S., Kravtsov Al., Chikulina I., Tarala L.V., Evtushenko E.A., Medyanik E.V., Krandievsky S.O., Bogach A.V., Kuznetsov S.V. The scandium impact on the sintering of YSAG:Yb ceramics with high optical transmittance. Ceramics International. 2021;47(2):1772—1784. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.09.003

17. Kravtsov A., Chikulina I., Tarala V., Vakalov D., Nikova M., Malyavin F.F., Krandievsky S.O., Blinov A., Lapin V.A. Nucleation and growth of YAG: Yb crystallites: A step towards the dispersity control. Ceramics International. 2020;46(18):28585—28593. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.016

18. Kravtsov A.A., Chikulina I., Tarala V.A., Evtushenko E.A., Nikova M., Tarala V., Malyavin F.F., Vakalov D., Lapin V.A., Kuleshov D.S. Novel synthesis of low-agglomerated YAG:Yb ceramic nanopowders by two-stage precipitation with the use of hexamine. Ceramics International. 2019;45(1):1273—1282. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.10.010

19. Tarala V.A., Nikova M., Kuznetsov S.V., Chikulina I., Kravtsov Al., Vakalov D., Krandievsky S.O., Malyavin F.F., Ambartsumov M., Kozhitov L.V., Mitrofanenko L.M. Synthesis of YSAG:Er ceramics and the study of the scandium impact in the dodecahedral and octahedral garnet sites on the Er3+ energy structure. Journal of Luminescence. 2022;241:118539—118543. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118539

20. Liu Q., Liu J., Li J., Ivanov M.G., Medvedev A., Zeng Y., Jin G., Ba X., Liu W., Jiang B., Pan Y., Guo J. Solid-state reactive sintering of YAG transparent ceramics for optical applications. Journal of Alloys and Compounds. 2014;616:81—88. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.06.013

21. Zhang L., Yao Q., Yuan Z., Jiang Zh., Gu L., Sun B., Shao C., Zhou T., Bu W., Wang Y., Chen H. Ammonium citrate assisted surface modification and gel casting of YAG transparent ceramics. Ceramics International. 2018;44(17):21921—21927. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.08.304

22. Ramírez-Rico J., Singh M., Zhu D., Martínez Fernández J. High-temperature thermal conductivity of biomorphic SiC/Si ceramics. Journal of Materials Science. 2017;52(17):10038—10046. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1199-y

23. Abd H.R., Hassan Z., Alrawi N., Omar A.F., Thahab S.M., Lau Kh.Sh. Rapid synthesis of Ce3+:YAG via CO2 laser irradiation combustion method: Influence of Ce doping and thickness of phosphor ceramic on the performance of a white LED device. Journal of Solid State Chemistry. 2021;294(3):121866—121877. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121866

24. Zhang L., Lu Zh., Zhu J., Yang H., Han P., Chen Y., Zhang Q. Citrate sol-gel combustion preparation and photoluminescence properties of YAG:Ce phosphors. Journal of Rare Earths. 2012;30(4):289—296. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(12)60040-4

25. Кравцов А.А., Чикулина И.С., Вакалов Д.С., Чапура О.М., Крандиевский С.О., ДевицкийО.В., Лапин В.А. Исследование люминесценции YAG: Ce, допированного наночастицами серебра. В сб.: Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Тверь: Издательство Тверского государственного университета; 2021. Вып. 13. С. 220—227. https://doi.org/110.26456/pcascnn/2021.13.220

26. Lukyashin K.E., Ishchenko A.V., Shitov V., Shevelev V., Victorov L.V. Effect of the sintering aids on optical and luminescence properties of Ce:YAG ceramics. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;525:012035—012046. https://doi.org/10.1088/1757-899X/525/1/012035

27. Abd H.R., Hassan Z., Alrawi N., Almessiere M.A., Omar A.F., Alsultany F.H., Sabah F.A., Osman U.Sh. Effect of annealing time of YAG:Ce3+ phosphor on white light chromaticity values. Journal of Electronic Materials. 2018;47(2):1638—1646. https://doi.org/10.1007/s11664-017-5968-9

28. Wagner A., Ratzker B., Kalabukhov S., Frage N. Enhanced external luminescence quantum efficiency of ceramic phosphors by surface roughening. Journal of Luminescence. 2019; 213: 454—458. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.05.058


Дополнительные файлы

Рецензия

Для цитирования:


Тарала Л.В., Кравцов А.А., Чапура О.М., Тарала В.А., Вакалов Д.С., Малявин Ф.Ф., Кузнецов С.В., Лапин В.А., Кожитов Л.В., Попкова А.В. Влияние условий вакуумного спекания на свойства люминесцентной керамики Y3Al5O12: Ce. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2022;25(4):312-322. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2022-4-312-322. EDN: QQPCIJ

For citation:


Tarala L.V., Kravtsov A.A., Chapura O.M., Tarala V.A., Vakalov D.S., Malyavin F.F., Kuznetsov S.V., Lapin V.A., Kozhitov L.V., Popkova A.V. Effect of vacuum sintering conditions on the properties of Y3Al5O12 : Ce luminescent ceramics. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2022;25(4):312-322. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2022-4-312-322. EDN: QQPCIJ

Просмотров: 278


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


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