Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 3, стр. 302-308
Влияние частичного замещения галлия алюминием на свойства кристаллов гадолиний-алюминий-галлиевого граната
В. М. Касимова 1, *, Н. С. Козлова 1, О. А. Бузанов 2, Е. В. Забелина 1, А. В. Таргонский 3, 4, А. В. Рогачев 3
1 Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”
119049 Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1, Россия
2 АО “Фомос-Материалы”
107023 Москва, ул. Буженинова, 16, Россия
3 Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия
4 Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова, ФНИЦ “Кристаллография и фотоника”
Российской академии наук
119333 Москва, Ленинский пр., 59, Россия
* E-mail: kasimova.vm@misis.ru
Поступила в редакцию 09.07.2021
После доработки 08.12.2021
Принята к публикации 20.12.2021
- EDN: VDIYDI
- DOI: 10.31857/S0002337X2203006X
Полные тексты статей выпуска доступны только авторизованным пользователям.
Аннотация
Исследованы оптические свойства и микротвердость кристаллов гадолиний-алюминий-галлиевых гранатов с частичным замещением галлия на алюминий: Gd3Al2Ga3O12 (Al : Ga = 2 : 3) и Gd3Al3Ga2O12 (Al : Ga = 3 : 2), а также кристаллов Gd3Al2Ga3O12:Сe (Al : Ga = 2 : 3), легированных церием. Установлено влияние соотношения Al : Ga и легирования церием на показатель ослабления света и оптическую ширину запрещенной зоны. На основе данных XANES-спектроскопии оценена степень окисления церия в кристалле Gd3Al2Ga3O12:Ce3+.
Полные тексты статей выпуска доступны только авторизованным пользователям.
Список литературы
Nikl M., Kamada K., Kurosawa S., Yokota Y., Yoshikawa A., Pejchal J., Babin V. Luminescence and Scintillation Mechanism in Ce3+ and Pr3+ Doped (Lu,Y,Gd)3(Ga,Al)5O12 Single Crystal Scintillators // Phys. Status Solidi C. 2013. V. 10. № 2. P. 172–175. https://doi.org/10.1002/pssc.201200499
Nikl M., Yoshikawa A. Recent R&D Trends in Inorganic Single Crystal Scintillator Materials for Radiation Detection // Adv. Opt. Mater. 2015. V. 3. № 4. P. 463–481. https://doi.org/10.1002/adom.201400571
Dorenbos P. Directions in Scintillation Materials Research // Radiation Detectors for Medical Applications. Dordrecht: Springer, 2006. P. 191–207. https://doi.org/10.1007/1-4020-5093-3_8
Lukyashin K.E., Ishchenko A.V. Synthesis and Optical Properties of YAG:Ce Ceramics with a High Cerium Concentration // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 8. P. 1203–1211. https://doi.org/10.1134/S0036023621080131
Kamada K., Yanagida T., Endo T., Tsutumi K., Usuki Y., Nikl M., Fujimoto Yu., Yoshikawa A. 2-inch Size Single Crystal Growth and Scintillation Properties of New Scintillator; Ce:Gd3Al2Ga3O12 // IEEE NSS/MIC. Valencia (23–29 October 2011). 2011. P. 1927–1929.
Alenkov V., Buzanov O., Dosovitskiy G., Egorychev V., Fedorov A., Golutvin A., Guz Yu., Jacobsson R., Korjik M., Kozlov D., Mechinsky V., Schopper A., Semennikov A., Shatalov P., Shmanin E. Irradiation Studies of a Multi-Doped Gd3Al2Ga3O12 // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2019. V. 916. P. 226–229. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.11.101
Lecoq P. Development of New Scintillators for Medical Applications // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2016. V. 809. P. 130. https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.08.041
Tyagi M., Sarkar P.S., Singh A.K., Kalyani, Patel T., Bishoi S., Ray N.K., Desai D.G., Gadkari S.C. Development of Neutron Detector Based on Gd3Ga3Al2O12:Ce Single Crystals // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2019. V. 66. № 4. P. 724–728. https://doi.org/10.1109/TNS.2019.2900440
Wu Y., Meng F., Li Q., Koschan M., Melcher C.L. Role of Ce4+ in the Scintillation Mechanism of Codoped Gd3Ga3Al2O12:Ce // Phys. Rev. Appl. 2014. V. 2. № 4. P. 044009. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.2.044009
Wu Y., Luo J., Nikl M., Ren G. Origin of Improved Scintillation Efficiency in (Lu,Gd)3(Ga,Al)5O12:Ce Multicomponent Garnets: an X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy Study // APL Mater. 2014. V. 2. P. 012101. https://doi.org/10.1063/1.4854375
Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики: уч. пособие. М.: МИСиС, 2007. 432 с.
Жариков Е.В., Лаптев В.В., Майер А.А., Осико В.В. Конкуренция катионов в октаэдрических положениях галлиевых гранатов // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1984. Т. 20. № 6. С. 984–991.
Кузьмичева Г.М., Мухин Б.В., Жариков Е.В., Загуменный А.И., Лутц Г.Б., Чернышов В.В. Дефектообразование в монокристаллах гадолиний-скандий-алюминиевого граната // Неорган. материалы. 1993. Т. 29. № 1. С. 94–99.
Bohacek P., Krasnikov A., Kučera M., Nikl M., Zazubovich S. Defects Creation in the Undoped Gd3(Ga,Al)5O12 Single Crystals and Ce3+-Doped Gd3(Ga,Al)5O12 Single Crystals and Epitaxial Films Under Irradiation in the Gd3+-Related Absorption Bands // Opt. Mater. 2019. V. 88. P. 601–605. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2018.12.033
Bartosiewicz K., Babin V., Kamada K., Yoshikawa A., Nikl M. Energy Migration Processes in Undoped and Ce-Doped Multicomponent Garnet Single Crystal Scintillators // J. Lumin. 2015. V. 166. P. 117–122. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2015.05.015
Kamada K., Kurosawa S., Prusa P., Nikl M., Kochurikhin V.V., Endo T., Tsutumi K., Sato H., Yokota Yu., Sugiyama K., Yoshikawa A. Cz Grown 2-in. Size Ce:Gd3(Al,Ga)5O12 Single Crystal; Relationship between Al, Ga Site Occupancy And Scintillation Properties // Opt. Mater. 2014. V. 36. № 12. P. 1942–1945. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2014.04.001Get rights and content
ГОСТ 3520-92 Методы определения показателей ослабления. Введ. 01.07.1993. М.: Изд-во стандартов, 1992. 19 с.
Kasimova V., Kozlova N., Buzanov O., Zabelina E. Optical Properties of Undoped Oxygen-containing Compounds of Gd3Al2Ga3O12 and Gd3Al3Ga2O12 Single-Crystals // AIP Conf. Proc. 2020. V. 2308. № 1. P. 020003. https://doi.org/10.1063/5.0035129
Забелина Е.В., Козлова Н.С., Гореева Ж.А., Касимова В.М. Многоугловые спектрофотометрические методы отражения для определения коэффициентов преломления // Изв. вузов. МЭТ. 2019. Т. 22. № 3. С. 168–178. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-3-168-178
Sakthong O., Chewpraditkul W., Wanarak C., Pejchal J., Kamada K., Yoshikawa A., Pazzi G.P., Nikl M. Luminescence and Scintillation Characteristics of Gd3Al2Ga3O12:Ce3+ Scintillators // Opt. Mater. 2013. V. 36. № 2. P. 568–571. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2013.10.033
Marcus P. Corrosion Mechanism in Theory and Practice: third ed. N.Y.: CRC Press, 2012. 930 p.
Hassanien A.S., Akl A.A. Effect of Se Addition on Optical and Electrical Properties of Chalcogenide CdSSe Thin Films // Superlattices Microstruct. 2016. V. 89. P. 153–169. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2015.10.044
Esmaili P., Asgary S. Al3+ Doped In2S3 Thin Films: Structural and Optical Characterization // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. №. 4. P. 621–628. https://doi.org/10.1134/S0036023621040094
Xu Y.N., Ching W.Y., Brickeen B.K. Electronic Structure and Bonding in Garnet Crystals Gd3Sc2Ga3O12, Gd3Sc2Al3O12, and Gd3Ga3O12 Compared to Y3Al3O12 // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. № 3. P. 1817. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.1817
Козлова Н.С., Бузанов О.А., Касимова В.М., Козлова А.П., Забелина Е.В. Оптические характеристики монокристаллического материала Gd3Al2Ga3O12:Ce // Изв. вузов. МЭТ. 2018. Т. 21. № 1. С. 18–25. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-1-18-25
Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов. М.: Гос. науч.-техн. изд-во лит. по черной и цв. металлургии, 1962. 224 с.
Sirdeshmukh D.B., Sirdeshmukh L., Subhadra K.G., Kishan Rao K., Bal Laxman S. Systematic Hardness Measurements on Some Rare Earth Garnet Crystal // Bull. Mater. Sci. 2001. V. 24. № 5. P. 469–473. https://doi.org/10.1007/BF02706717
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Неорганические материалы