Сравнительный анализ спектральных оптических свойств C-Gd2O3 : Eu3+ монокристалла и нанокристаллического образца
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, 121031700315-2
Российский научный фонд, 22-43-02079
Баковец В.В.
1, Тарасенко М.С.
1, Николаев Р.E.
1, Пивоварова Т.Д.
1, Юшина И.В.
1, Рядун А.А.
1, Долговесова И.П.
1, Наумов Н.Г.
11Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Новосибирск, Россия
Email: becambe@niic.nsc.ru, tarasen@niic.nsc.ru, nikolaev@niic.nsc.ru, jush@niic.nsc.ru, ryadunalexey@mail.ru, dolgovesova@niic.nsc.ru, naumov@niic.nsc.ru
Поступила в редакцию: 21 июня 2024 г.
В окончательной редакции: 19 июля 2024 г.
Принята к печати: 28 июля 2024 г.
Выставление онлайн: 10 сентября 2024 г.
Образцы монокристаллов получены выращиванием из разработанного расплава-растворителя Li6Gd(BO_3)_3+Gd2O3+Eu2O3 на затравку кристаллика C-Gd2O3 при температуре 1145oС. Наноструктурированый порошковый образец был получен золь-гель методом из водных растворов Gd(NO_3)3 и Eu(NO)3 с осадителем Na(OH) при дисперсном распылении этих прекурсоров. Полученные образцы C-Gd2O3 : Eu3+ исследованы методом рентгеновской дифрактометрии для подтверждения образования кубической фазы C-Gd2O3, для определения размеров нанокристаллитов (59 nm) и их деформационных напряжений (0.06%). Сравнительный анализ спектров фотолюминесценции и диффузного отражения монокристаллического и нанокристаллического образцов показал, что при изменении энергии возбуждения фотолюминесценции (ФЛ) по ряду 250, 280 и 300 nm низкоэнергетические полосы ФЛ 620 и 710 nm уменьшаются по интенсивности относительно основной полосы ФЛ 611 nm для обоих видов образцов. Для низкоэнергетической линии возбуждения ФЛ 300 nm высокоэнергетические полосы ФЛ 595, 550, 480, 470 и 420 nm монокристалла увеличиваются по интенсивности относительно полосы 611 nm. Исследование спектров диффузного отражения показало, что переносы зарядов через энергетическую щель при формировании ФЛ непрямые и осуществляются с участием фононов энергией 0.29 eV для объемной части монокристалла при Eg0=3.97 eV и для его нарушенного поверхностного слоя 0.26 eV при Eg0=3.59 eV. Еще большая энергия фононов 0.49 eV наблюдается для нанокристаллического образца прн Eg0=2.00 eV, что связано с большой удельной площадью границ раздела кристаллитов для нанокристаллического образца. Ключевые слова: кубический оксид гадолиния, монокристалл и нанокристаллы, фотолюминесценция Eu3+, диффузное отражение, перераспределение энергии излучения.
- V.A. Pustovarov, I.N. Ogorodnikov, R.E. Nikolaev, M.S. Tarasenko, D.A. Tavrunov, V.A. Trifonov, N.G. Naumov. Opt. Mater. 143, 114265 (2023). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.114265
- V.V. Bakovets, T.D. Pivovarova, P.E. Plyusnin, I.P. Dolgovesova, M.I. Rakhmanova, A.V. Sotnikov. Rus. J. Gen. Chem., 94, 1, 138 (2024). https://doi.org/10.1134/S1070363224010134
- Р.Е. Николаев, А.М. Яковлева, М.С. Тарасенко, А.С. Сухих, В.А. Трифонов, Н.Г. Наумов. Журн. Структ. Хим., 64, 7, 112774 (2023). https://doi.org/10.1134/S0022476623070041
- B. Antic, M. Mitric, D. Rodic, Y. Zhong, Y. Artemov, S. Bogdanovich, J.R. Friedman. Phys. Rev. B, 58, 6, 3212 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.58.3212
- M. Mitric, P. Onnerud, D. Rodic, R. Tellgren, A. Szytula, M.L. Napijalo. J. Phys. Chem. Solids, 54, 8, 967 (1993). https://doi.org/10.1016/0022-3697(93)90226-H
- G.-Y. Adachi, N. Imanaka. Chem. Rev., 98 (1998). https://doi.org/10.1021/cr940055h
- P. Veber, M. Velazquez, V. Jubera, S. Pechev, O. Viraphong. CrystEngComm, 13, 16, 5220 (2011). https://doi.org/10.1039/c1ce00015b
- P. Veber, M. Velazquez, G. Gadret, D. Rytz, M. Peltz, R. Decourt. CrystEngComm, 17, 3, 492 (2015). https://doi.org/10.1039/c4ce02006e
- F. Druon, M. Velazquez, P. Veber, S. Janicot, O. Viraphong, G. Bu se, M.A. Ahmed, T. Graf, D. Rytz, P. Georges. Opt. Lett., 38, 20, 4146 (2013). https://doi.org/10.1364/OL.38.004146
- A.A. Pavlyuk, Y.V. Vasiliev, L.Y. Kharchenko, F.A. Kuznetsov, Low thermal gradient technique and method for large oxide crystals growth from melt and flux, Proc. Of APSAM-92 (Asia Pacific Society for Advanced Materials.), Shanghai, China, 1993, pp. 164
- Я.В. Васильев, И.А. Боровлев, Е.Н. Галашов, Н.В. Иванникова, Ф.А. Кузнецов, А.А. Павлюк, И.Г. Стенин, В.Н. Шлегель. Низкоградиентная технология роста сцинтилляционных оксидных кристаллов. ИСМА, Харьков, 2011
- V.A. Pustovarov, R.E. Nikolaev, V.A. Trifonov, M.S. Tarasenko, S.J. Dhoble, D.A. Tavrunov, N.G. Naumov. Opt. Mater., 141, 113966 (2023). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.113966
- V.V. Bakovets, L.N. Trushnikova, I.V. Korol'kov, P.E. Plyusnin, I.P. Dolgovesova, T.D. Pivovarova, N.I. Alferova. Russian Journal of General Chemistry, 83, 3 (2013). https://doi.org/10.1134/S1070363213010015
- P. Kubelka, F. Munk. Z. Techn. Phys., 12, 593 (1931),
- J. Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu. Phys. Status Solidi B, 15, 2, 627 (1966). https://doi.org/10.1002/pssb.19660150224
- P.P. Fedorov, M.V. Nazarkin, R.M. Zakalyukin. Crystall. Rep., 47, 2, 316 (2002). https://doi.org/10.1134/1.1466504
- R. Srinivasan, N.R. Yogamalar, J. Elanchezhiyan, R.J. Joseyphus, A.C. Bose. Journal of Alloys and Compounds, 496, 1, 472 (2010). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.02.083
- С.С. Пушкарeв, М.М. Грехов, Н.В. Зенченко. ФТП, 52, 6, 586 (2018). https://doi.org/10.21883/FTP.2018.06.45920.8661
- С.Н. Никифорова-Денисова. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Высшая школа, М., 1989
- Z. Wang, P. Wang, J. Zhong, H. Liang, J. Wang. J. Lumin., 152, 172 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2013.11.040
- Y.A. Kuznetsova, A.F. Zatsepin, R.A. Tselybeev, V.N. Rychkov, V.A. Pustovarov. J. Phys. Conf. Ser., 741, 1, 012089 (2016). https://doi.org/10.1088/1742-6596/741/1/012089
- V.V. Bakovets, S.V. Belaya, T.D. Pivovarova, I.P. Dolgovesova, I.V. Korolkov, O.V. Antonova, M.I. Rakhmanova. J. Lumin., 215, 116633 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116633