1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 10, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 10, стр. 1121-1133

Люминесцентные свойства лантан-магниевых пентаборатов, легированных ионами Tb3+ и Eu3+

Д. Д. Митина 1, *, В. В. Мальцев 1, Д. В. Дейнеко 2, Е. А. Волкова 1, Е. В. Копорулина 1, 3, Н. Н. Кузьмин 1, 4, 5, В. Л. Косоруков 1, А. И. Жиляева 1, Д. А. Напрасников 1

1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет
119991 Москва, Ленинские горы, 1, Россия

2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет
119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3, Россия

3 Институт комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук
111020 Москва, Крюковский тупик, 4, Россия

4 Институт спектроскопии Российской академии наук
108840 Троицк, Физическая ул., 5, Россия

5 Физтех-школа им. Ландау, Московский физико-технический институт
141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9, Россия

* E-mail: varya-mitya@mail.ru

Поступила в редакцию 11.05.2023
После доработки 13.06.2023
Принята к публикации 14.06.2023

Аннотация

В работе показаны условия и результаты синтеза твердых растворов и выращивания монокристаллов La1 −x–yTbxEuyMgB5O10 из высокотемпературного раствора-расплава на основе K2Mo3O10. Исследованы структурные особенности, состав, термические характеристики, спектры люминесценции и спектры возбуждения ионов Tb3+ и Eu3+ твердых растворов при 0.2 < x < 0.7 и 0.1 < y < 0.6. Для полученных монокристаллов рассчитаны CIE-спектры люминесценции, изготовлены действующие макеты излучателей.

Ключевые слова: бораты, монокристаллы, раствор-расплавная кристаллизация, кристаллическая структура, рентгеноструктурный анализ, дифференциальный термический анализ, спектроскопия, люминофоры

Список литературы

  1. Mutailipu M., Poeppelmeier K.R., Pan S. Borates: A Rich Source for Optical Materials // Chem. Rev. 2021. V. 121. № 3. P. 1130–1202. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00796

  2. Chinn S.R., Hong H.P. CW Laser Action in Acentric NdAl3(BO3)4 and KNdP4O12 // Opt. Commun. 1975. V. 15. № 3. P. 345–350. https://doi.org/10.1016/0030-4018(75)90242-4

  3. Aka G., Brenier A. Self-Frequency Conversion in Nonlinear Laser Crystals // Opt. Mater. 2003. V. 22. № 2. P. 89–94. https://doi.org/10.1016/s0925-3467(02)00351-8

  4. Wei Z., Sun L., Liao C., Yin J., Jiang X., Yan C., Lü S. Size-Dependent Chromaticity in YBO3:Eu Nanocrystals:  Correlation with Microstructure and Site Symmetry // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. № 41. P. 10610–10617. https://doi.org/10.1021/jp025967z

  5. Zvezdin A.K., Krotov S.S., Kadomtseva A.M., Vorob’ev G.P., Popov Y.F., Pyatakov A.P., Popova E.A. Magnetoelectric Effects in Gadolinium Iron Borate GdFe3(BO3)4 // J. Exp. Theor. Phys. Lett. 2005. V. 81. № 6. P. 272–276. https://doi.org/10.1134/1.1931014

  6. Hölsä J., Leskelä M. Fluorescence Spectrum, Energy Level Scheme and Crystal Field Analysis of Europium(+III) Doped Lanthanum Magnesium Borate LaMgB5O10:Eu3+ // Mol. Phys. 1985. V. 54. № 3. P. 657–667. https://doi.org/10.1080/00268978500100511

  7. Lokeswara Reddy G.V., Rama Moorthy L., Packiyaraj P., Jamalaiah B.C. Optical Characterization of YAl3(BO3)4:Dy3+–Tm3+ Phosphors under Near UV Excitation // Opt. Mater. 2013. V. 35. № 12. P. 2138–2145. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2013.05.038

  8. Dubey V., Kaur J., Agrawal S., Suryanarayana N.S., Murthy K.V.R. Effect of Eu3+ Concentration on Photoluminescence and Thermoluminescence Behavior of YBO3:Eu3+ Phosphor // Superlattices Microstruct. 2014. V. 67. P. 156–171. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2013.12.026

  9. Шмурак С.З., Кедров В.В., Киселев А.П., Фурсова Т.Н., Зверькова И.И. Спектральные характеристики и перенос энергии Ce3+ → Tb3+ → Eu3+ в соединении LuBO3(Ce,Tb,Eu) // Физика твердого тела. 2016. Т. 58. № 3. С. 564–576.

  10. Solarz P., Beregi E., Lisiecki R., Lengyel K., Kovács L., Ryba-Romanowski W. VIS-VUV Spectroscopy of Heavily Tb and Eu Doped Gadolinium Aluminum Borate (GAB) Crystal // J. Lumin. 2023. V. 257. P. 119717. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.119717

  11. Fouassier C., Saubat B., Hagenmuller P. Self-Quenching of Eu3+ and Tb3+ Luminescencein LaMgB5O10: A Host Structure Allowingessentially One-Dimensional Interactions // J. Lumin. 1981. V. 23. № 3–4. P. 405–412. https://doi.org/10.1016/0022-2313(81)90143-5

  12. Saubat B., Fouassier C., Hagenmuller P. Luminescent Efficiency of Eu3+ and Tb3+ in LaMgB5O10-Type Borates Under Excitation from 100 to 400 nm // Mater. Res. Bull. 1981. V. 16. № 2. P. 193–198. https://doi.org/10.1016/0025-5408(81)90081-7

  13. Dorenbos P. 5d-Level Energies of Ce3+ and the Crystalline Environment. III. Oxides Containing Ionic Complexes // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2001. V. 64. № 12–15. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.125117

  14. Hölsä J., Leskelä M. Fluorescence Spectrum, Energy Level Scheme and Crystal Field Analysis of Europium(III) Doped Lanthanum Magnesium Borate LaMgB5O10:Eu3+ // Mol. Phys. 1985. V. 54. № 3. P. 657–667.

  15. Knitel M.J., Dorenbos P., Eijk C.W.E., Plasteig B., Viana B., Kahn-Harari A., Vivien D. Photoluminescence, and Scintillation/Thermoluminescence Yields of Several Ce3+ and Eu2+ Activated Borates // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2000. V. 443. № 2–3. P. 364–374.

  16. Lin C.K., Yu M., Pang M.L., Lin J. Photoluminescent Properties of Sol-Gel Derived (La, Gd)MgB5O10:Ce3+/Tb3+ Nanocrystalline Thin Films // Opt. Mater. 2006. V. 28. № 8–9. P. 913–918. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2005.04.009

  17. Jouhari N., Parent C., Le Flem G. Photoluminescence of Ce3+, Tb3+, and Mn2+ in Glasses of Base Composition LaMgB5O10 // J. Solid State Chem. 1996. V. 123. № 2. P. 398–407. https://doi.org/10.1006/jssc.1996.0195

  18. Saubat B., Vlasse M., Fouassier C. Synthesis and Structural Study of the New Rare Earth Magnesium Borates LnMgB5O10 (Ln = La, …, Er) // J. Solid State Chem. 1980. V. 34. № 3. P. 271–277. https://doi.org/10.1016/0022-4596(80)90425-9

  19. Leonyuk N.I., Leonyuk L.I. Growth and Characterization of RM3(BO3)4 Crystals // Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 1995. V. 31. № 3–4. P. 179–278. https://doi.org/10.1016/0960-8974(96)83730-2

  20. Мальцев В.В., Волкова Е.А., Митина Д.Д., Леонюк Н.И., Козлов А.Б., Шестаков А.В. Выращивание и теплофизические свойства кристаллов RAl3(BO3)4 (R = Y, Nd, Gd, Lu) и RMgB5O10 (R = Y, La, Gd) // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 6. С. 645–658. https://doi.org/10.31857/S0002337X20060081

  21. Митина Д.Д., Мальцев В.В., Леонюк Н.И., Горбаченя К.Н., Дейнека Р.В., Кисель В.Э., Ясюкевич А.С., Кулешов Н.В. Выращивание и характеризация кристаллов RMgB5O10 (R = Y, La, Gd) // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 2. С. 221–232. https://doi.org/10.31857/S0002337X2002013X

  22. Inorganic Crystal Structure Data Base – ICSD; Fachinformationzentrum (FIZ) Karlsruhe: Karlsruhe, Germany, 2021.

  23. Corbel G., Leblanc M., Antic-Fidancev E., Lemaître-Blaise M., Krupa J. Luminescence Analysis and Subsequent Revision of the Crystal Structure of Triclinic L‑E-uBO3 // J. Alloys Compd. 1999. V. 287. № 1–2. P. 71–78. https://doi.org/10.1016/s0925-8388(99)00023-7

  24. Judd B.R. Hypersensitive Transitions in Rare-Earth Ions // J. Chem. Phys. 1966. V. 44. P. 839. https://doi.org/10.1063/1.1726774

  25. Deyneko D.V., Morozov V.A., Vasin A.A., Aksenov S.M., Dikhtyar Y.Y., Stefanovich S.Y., Lazoryak B.I. The Crystal Site Engineering and Turning of Cross-Relaxation in Green-Emitting β-Ca3(PO4)2-Related Phosphors // J. Lumin. 2020. V. 223. P. 117196 https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117196

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал