Диссертация (1150027), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Сдвигспектров относительно друг друга (≈ 0,6 – 0,8 нм) вписывается впогрешность прибора (3 см-1).монокристаллпорошокИнтенсивность, отн.ед20000150001000050000795800805810815820825Длина волны, нмРис. 77. Спектры люминесценции монокристаллического АИГ: Nd+3 иобразца, полученного с помощью термической обработки в расплаве KCl(1000 оC 2 ч).Тонкая структура спектров люминесценции и спектров поглощенияионов редкоземельных металлов связана с расщеплением электронныхуровней в поле лигандов.
Если все ионы имеют одинаковое окружениелигандами с одинаковой симметрией, то ширина полосы поглощения илилюминесценции с участием расщепленных уровней остается равной ширинеисходных полос. Поэтому тонкую структуру в спектре люминесценциикристаллитов можно рассматривать как характеристику совершенстваокруженияионовредкоземельныхметалловокружениюионаредкоземельногометалла–болеебудутсовершенномуотвечатьлучшеразрешенные полосы люминесценции. Эта тенденция наблюдается и длядругих образцов, описанных ниже.
Спектры, приведенные на рис. 76,показывают наличие определенного окружения лигандов у иона неодима. Врассматриваемой серии эффект концентрационного тушения наблюдается115при 1 %. Максимальную интенсивность имеет образец с содержаниемнеодима 0,5 %.Рассмотрим люминесценцию Eu в той же матрице. На рис. 78 аизображен спектр возбуждения при λem=709 нм. Спектральные линиилюминесценции для образцов, синтезированных как методом Печини, так иразработанной модификацией соответствуют переходам с возбужденного10030035040045050055060057D 0- F 4D 0- F 377D 0- F 255201,0730метод Печинисинтез в расплаве Na2SO41,5D 0- F 1а)0,55em=709 nm40Интенсивность, отн.
ед.Интенсивность, отн. ед.уровня 5D0 на уровни 7FJ , где J=1-4 (рис. 78 б).0,0650600Длина волны, нм650700750Длина волны, нмРис. 78. Спектр возбуждения (a) и люминесценции (б) для образцовАИГ: Eu+3 (4%), синтезированных в расплаве сульфата натрияКонцентрационная серия в исполнении метода синтеза в солевомрасплавеотраженанарис.79ввидеспектровлюминесценции.Концентрационное тушение наблюдается при содержании ионов Eu вколичестве 16 % (таблица 14). По результатам исследования кинетики времяжизни люминесценции лежит в пределах 1,33 ― 4,84 мс по всейконцентрационной серии.116Интенсивность, отн. ед.600000053%26%400000016%13 %12 %200000010%7%4%1%0590600610620630Длина волны, нмРис.
79. Спектры люминесценции для концентрационной серииобразцов АИГ: Eu+3, синтезированных в расплаве сульфата натрия.Таблица 14. Времена жизни люминесценции для концентрационнойсерии образцов АИГ: Eu+3, синтезированных в расплаве сульфата натрия.Концентрация Eu+3 в147101213162653147473728610099654Y3-xEuxAl5O12 ,%Инт., отн. ед.(λem=709 нм)t, мс4,61 4,44 4,43 4,84 4,41 4,32 4,13 1,330Также были синтезированы образцы YVO4:Nd3+ (Eu3+), легированного.На рис. 80 а изображены спектры эмиссии и спектры возбуждениялюминесценции для ионов Eu3+. На спектрах люминесценции наблюдаютсяхарактеристические пики в районе 570, 610, 620 и 700 нм, их форма иположение на спектре совпадает с представленными литературнымиданными(рис.80б).Тонкаяструктураподтверждаетналичиекристаллической природы частиц и совершенное окружение ионов Eu3+ всинтезированных оксидных соединениях.117Интенсивность, отн.
ед.3+12000000YVO4 : Eu (8 %)ВозбуждениеЭмиссия60000000400500600700Длина волны, нма)бРис. 80. а) Спектры возбуждения и люминесценции наночастицYVO4: Eu+3. Синтез в солевом расплаве, термообработка геля 850 оС 2 ч.,термообработка в расплаве KCl при 1000 оС 2 ч; б) Литературные данные дляYVO4:Eu3+: a) возбуждение b) эмиссия [112]Концентрационнаязависимостьинтенсивностиинтенсивностилюминесценции ионов Eu3+ в нанокристаллических порошках ванадатов,приведена на рис. 81.
Эффект концентрационного тушения заметен уже при8% содержании европия. В таблице 15 приведены результаты исследованиякинетики. На рис. 82 приведены спектры возбуждения люминесценции иэмиссии неодима в матрице YVO4: Nd3+ 0,05 %.Интенсивность, отн.ед.6000000ex=300 нм400000030%20%16%12%10%20000008%6%4%2%1%0600625650675700Длина волны, нмРис. 81. Спектры люминесценции концентрационной серии образцовYVO4: Eu3+, синтезированных в расплаве KCl.118Таблица 15. Нормированная интенсивность люминесцентного переходаивремяжизнилюминесценциидлясерииобразцовYVO4:Eu3+,синтезированных в расплаве KCl.Конц.Eu+3 в1246810121620308592909710077926966400,7010,7360,6330,633Y1-xEuxVO4, %Инт., отн. ед.(λem=618,2 нм)Время жизни0,62Интенсивность, отн. ед.t, мс0,668 0,6480,658 0,570,381ВозбуждениелюминисценцииЭмиссия20000000500600700800900Длина волны, нмРис. 82.
Спектры возбуждения и люминесценции образцов YVO4: Nd3+0,05 %, синтезированных в расплаве KCl.При увеличении концентрации неодима (рис. 83) интенсивностьсигнала люминесценции сначала возрастает, а затем уменьшается, чтоуказывает на сильное концентрационное тушение. Оно имеет место уже присодержании в матрице YVO4 0,1% Nd (таблица 16).1192%Интенсивность1,5%1%0,8%0,4%0,2%0,1%0,07%0,050,02%0,01%860880900920Длина волны, нмРис.
83. Спектры люминесценции концентрационной серии образцовYVO4: Nd3+, синтезированных в расплаве KCl.Таблица 16. Нормированная интенсивность люминесцентного переходаивремяжизни люминесценции длясерии образцовNd3+,YVO4:синтезированных в расплаве KCl.КонцентрацияNd+3 в0,01 0,02 0,05 0,070,10,20,40,811,52Y1-xNdxVO4, %Интенсивность30481006381613010531108101100100997856281799(λem=879 нм)Время жизниt, мксОбразцы окиси иттрия, синтезированные разработанным методом"вспенивания"люминесценции.характеризуютсяНарис.84тонкойструктуройизображеныспектрывспектрахвозбужденияилюминесценции образцов, синтезированных стандартным методом Печини иметодомнеодимом."вспенивания"Длинадляволныобразцовоксидавозбуждениядляиттрия,легированныхполученияспектровлюминесценции составляла 393,5 нм. Положение спектральных линий120одинаковы, однако интенсивность в случае метода "вспенивания" выше.Максимум интенсивности люминесценции имеет место при концентрацияхменьше 0,01 % для Y2O3: Nd3 и 12 % в случае Y2O3: Eu3 (рис.
85, 86). Времяжизни люминесценции при этом достигает значения 352 мкс и 0,91 мс(таблицы 17, 18).LUMINESCENCEEXCITATIONИнтенсивность, отн. ед.1200000Метод ПечиниМетод "вспенивания"8000004000000400600800100012001400Длина волны, нм.Рис. 84. Спектры возбуждения и люминесценции образцов Y2O3: Nd3+(1%),синтезированныхстандартнымметодомПечинииметодом"вспенивания".Интенсивность, отн. ед.Интенсивность, отн.
ед.а)71,2x1066,0x10б)86,0x1083,0x100,00,0300350400450500550550600650700Длина волны, нмДлина волны, нмРис.85. Спектры возбуждения (а) и люминесценции (б) образцовY2O3: Eu3+ (12%), синтезированных методом "вспенивания".1216а)Интенсивность, отн. ед.Интенсивность, отн. ед.3x10Концентрация+3Nd (моль.%):62x102%1%61x100,05%0,02%9001000110012000,1248121624324086,0x1083,0x100,01%0Концентрация+3Eu (ат.%):б)0,0130014006101500Длина волны, нм.620630Длина волны, нмРис. 86.
Спектры люминесценции концентрационной серии образцовY2O3: Nd3+ (а) и Y2O3: Eu3+(б), синтезированных методом "вспенивания".Таблица 17. Нормированная интенсивность люминесцентного переходаивремяжизнилюминесценциидлясерииобразцовY2O3:Nd3+,синтезированных методом "вспенивания".КонцентрацияNd+3 в0,010,020,051210094796143352332279217155Y2-xNdxO3, %Инт., отн. ед.(λex= 581нм)Время жизниt, мксТаблица 18. Время жизни люминесценции для серии образцов Y2O3:Eu3+, синтезированных методом "вспенивания".КонцентрацияEu+3, в0,124812162432402,6143073100622681,91,271,311,321,040,910,670,230,20,15Y2-xNdxO3, %Инт., отн. ед.(λem= 265 нм)Время жизниt, мс122ЗаключениеВ ходе работы разработаны методы синтеза слабо агломерированныхнанокристаллических оксидных порошков Y3Al5O12, YVO4, MgAl2O4, Y2O3,Lu2O3, Gd2O3.
Исследован ряд свойств порошков в зависимости оттемпературных и временных режимов синтеза. Из образцов Y3Al5O12, YVO4 ,Y2O3 и Lu2O3 получены коллоидные растворы частиц, размер которых лежитв нанометровом диапазоне. Проведены исследования люминесцентныхсвойств редкоземельных ионов Nd3+ и Eu3+ в оксидных матрицахалюмоиттриевого граната, ванадата иттрия и оксида иттрия.Выводы1. Определено влияние температурно-временных режимов термическойобработки на структурные свойства порошков, определены оптимальныеусловия синтеза АИГ (850 оС 2 ч ― метод Печини; 1100 оС 2 ч ― методосаждения) и BiFeO3 (450 ― 500 оС 2 ч для всех используемых методов), имаксимальный выход кристаллической фазы (АИГ ― 100%; BiFeO3 ― 90 %).2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
