Ников А.В., к.х.н. Зверева Е.М., д.т.н. Воробьев В.А.
Северо-Кавказский государственный технический университет,
Российская Федерация
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ SRAL 2 O 4 : EU , DY И SRAL 2 O 4 : EU , ND
Целью данной работы было изучение зависимости послесвечения люминофора SrAl 2 O 4 : Eu 2+ , Ln (где Ln – РЗИ) в области 520 нм. Ионы Nd 3+ и Dy 3 + ,были выбраны в качестве соактиваторов создающих уровни захвата электронов на глубине 0,5 – 0,7 эВ.
Концентрационная серия образцов Sr 0.98- X Eu 0.02 Dy X Al 1.98 B 0.02 O 4 (0 ? x ? 0,01) и Sr 0.98- X Eu 0.02 Nd X Al 1.98 B 0.02 O (0 ? x ? 0,01) была синтезирована твердофазным методом. В качестве исходных материалов использовали SrCO 3 , Al 2 O 3 , H 3 BO 3 квалификации « осч » и Eu 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Dy 2 O 3 с содержанием основного вещества 99,995 – 99,999 %. Рассчитанные массы SrCO 3 , Al 2 O 3 , H 3 BO 3 перемешивали в фарфоровой чашечке «мокрым» способом с добавлением рассчитанных количеств РЗЭ из растворов нитратов. Высушенную шихту просеивали через сито № 76 и загружали в алундовый тигель. Прокаливание проводили в восстановительной атмосфере при температуре 1300 о С в течени и 8 часов.
Результаты исследования свойств люминесценции образцов Sr 0.98- X Eu 0.02 Dy X Al 1.98 B 0.02 O 4 представлены на рис. 1,2.
Рис. 1. Зависимость интенсивности стационарной люминесценции в люминофоре Sr 0.98- X Eu 0.02 Dy X Al 1.98 B 0.02 O 4 от концентрации диспрозия
Рис. 2. Зависимость интенсивности люминесценции через две секунды после окончания возбуждения в люминофоре Sr 0.98- X Eu 0.02 Dy X Al 1.98 B 0.02 O 4 от концентрации диспрозия
Как следует из рис . 1, введение даже незначительного количества диспрозия уменьшает начальную интенсивность излучения, и дальнейшее увеличение концентрации в исследованном диапазоне концентраций, приводит к монотонному падению начальной интенсивности излучения.
Из рис . 2 видно, что введение данного активатора до концентрации 3*10 -3 ат /моль увеличивает интенсивность послесвечения, измеренной после 2 секунд после прекращения возбуждения, при дальнейшем увеличении происходит спад интенсивности.
Результаты исследования свойств люминесценции образцов Sr 0.98- X Eu 0.02 Nd X Al 1.98 B 0.02 O 4 представлены на рис. 3,4.
Рис. 3. Зависимость интенсивности стационарной люминесценции в люминофоре Sr 0.98- X Eu 0.02 Nd X Al 1.98 B 0.02 O 4 от концентрации неодима
Рис. 4. Зависимость интенсивности люминесценции через две секунды после окончания возбуждения в люминофоре Sr 0.98- X Eu 0.02 Nd X Al 1.98 B 0.02 O 4 от концентрации неодима
Как следует из рис . 3, введение неодима до концентрации 3*10 -3 ат /моль приводит к увеличению начальной интенсивности излучения, дальнейшее увеличение концентрации неодима приводит к падению начальной интенсивности излучения.
Из рис . 4 видно, что введение данного активатора до концентрации 4*10 -3 ат /моль увеличивает интенсивность послесвечения, измеренной после 2 секунд после прекращения возбуждения, при дальнейшем увеличении происходит спад интенсивности.
Полученные зависимости можно объяснить тем, что введение неодима и диспрозия, приводит к образованию центров захвата возбужденных электронов. Освободившиеся под воздействием комнатной температуры из центров захвата электроны переходят в зону проводимости. Часть из них попадает на верхние (возбужденные) уровни центров люминесценции образованных ионами Eu 2+ . При рекомбинации их с дырками, находящимися на нижних уровнях центров свечения наблюдается фосфоресценция. Её длительность зависит от глубины центров захвата свободных носителей, температуры, при которой проводятся измерения послесвечения и скорости рекомбинации на центрах люминесценции. Электронные ловушки, образованные трехвалентным ионом неодима, расположенные глубже центров захватов образованных ионом Dy 3+ , при комнатной температуре освобождаются медленно. Поэтому при введении в состав люминофора Nd 3+ мы наблюдаем увеличение времени и интенсивности фосфоресценции, превосходящих по значениям у образцов, активированных ионами Dy 3+ . При увеличении концентрации неодима увеличивается количество центров захвата и увеличение интенсивности послесвечения. Однако при больших концентрациях примеси образующей центры захвата начинается взаимодействие между ними, что приводит к увеличению доли электронов захваченных на этих центрах через каналы безизлучательной рекомбинации. Поэтому при больших концентрациях неодима или диспрозия наблюдается уменьшение интенсивности стационарной фотолюминесценции и длительности и интенсивности фосфоресценции.
По результатам работы изучена зависимость кинетики люминисценции алюминатов стронция активированного европием от концентрации Dy и Nd . Установлено, что оптимальное содержание диспрозия в алюминате стронция активированного Eu , Dy равное 3*10 -3 ат /моль. При концентрации, больше оптимальной, наблюдается концентрационное гашение. Установлено, что оптимальное содержание неодима в алюминате стронция активированного Eu , Nd равное 3*10 -3 ат /моль.