zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1087Research ArticleСтатьиВлияние легирования азотом на структурно-оптические свойства люминофоров Zn2GeO4Effect of Nitrogen Doping on the Structural and Optical Properties of Zn2GeO4 PhosphorsLanN. M. H. P.LanN. M. C. H.

Ханой

Hanoi

TuanD. V.TuanD. V.

Ханой

Hanoi

TuanT. Q.TuanT. Q.

Ханой

Hanoi

KienN. D. T.KienN. D.

Ханой

Hanoi

ThangC. X.ThangC. X.

Ханой

mc@180995@gmail.com

Hanoi

thang.caoxuan@hust.edu.vnTungN. V.TungN. V.

Ханой

Hanoi

GiangN. T.GiangN. T.

Ханой

Hanoi

Передовой институт науки и технологий Ханойского университета науки и технологииAdvanced Institute for Science and Technology (AIST), Hanoi University of Science and Technology (HUST)Институт науки и технологий Министерства общественной безопасностиInstitute of Science and Technology, Ministry of Public SecurityХанойский университет гражданского строительстваDepartment of Chemistry, Faculty of Materials, Hanoi University of Civil Engineering202226072022894485490Copyright © Lan N.H., Tuan D.V., Tuan T.Q., Kien N.T., Thang C.X., Tung N.V., Giang N.T., 20222022Lan N.H., Tuan D.V., Tuan T.Q., Kien N.T., Thang C.X., Tung N.V., Giang N.T.Lan N.C., Tuan D.V., Tuan T.Q., Kien N.D., Thang C.X., Tung N.V., Giang N.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1087

Легированные азотом люминофоры Zn2GeO4 (ZGO:N) синтезированы с использованием химического гидротермального подхода. Исследовано влияние легирования азотом на структурные и оптические свойства люминофоров ZGO. Показано, что ионы азота успешно заменяют ионы кислорода и легирование азота распространяется по всей элементарной ячейке кристаллической решетки. Небольшое синее смещение энергии запрещенной зоны указывает на слабое квантовое удержание полученных наночастиц ZGO. При длине волны возбуждения 260 нм по сравнению со спектром фотолюминесценции люминофоров ZGO положение максимума излучения люминофоров ZGO, легированных азотом, смещается в синюю область. В колебательных режимах ZGO из-за включения азота водород замещается в O-сайте, что вызывает пассивацию в наночастицах ZGO:N. Концентрация ионов азота в ZGO:N играет важную роль в эволюции интенсивности фотолюминесценции и качества нанокристаллов. Результат способствует оптимизации легированных азотом люминофоров с содержанием 5 мол.%. Обсуждается возможный механизм люминесценции люминофоров ZGO:N.

Nitrogen-doped Zn2GeO4 (ZGO:N) phosphors were synthesized using a chemical hydrothermal approach. The influence of nitrogen doping on the structural and optical properties of ZGO phosphors was investigated. Results indicated that N ions substituted for O ions successfully and N doping expanded throughout the unit cell of the crystal host lattice. We observed a slight blue-shift in bandgap energy, which signified the weak quantum confinement of the prepared ZGO nanoparticles. At a 260-nm excitation wavelength, compared with the photoluminescence (PL) spectrum of the ZGO phosphors, the peak position of emission  of the N-doped ZGO phosphors blue shifted. In the vibrational modes of ZGO owing to N incorporation,  H substituted at the O site, subsequently causing passivation in ZGO:N nanoparticles. The concentration  of N ions in ZGO:N played important roles in the evolution of PL intensity and quality of nanocrystals. This result contributed to the optimization of nitrogen-doped phosphors with 5 mol% content. The possible luminescence mechanism of ZGO:N phosphors was also discussed.

люминофоры Zn2GeO4легирование азотомгидротермальный методZn2GeO4 phosphorsnitrogen-dopedhydrothermal methodThis research was funded by the Hanoi University of Science and Technology (HUST) under project number T2020-SAHEP-032.ReferencesL. I. Bo, S. Shu-yan, S. U. N. Xiu-juan, P. Jing, W. Bo, X. Yan, Chem. Res. Chin., 28, 764–767 (2012).L. I. Bo, S. Shu-yan, S. U. N. Xiu-juan, P. Jing, W. Bo, X. Yan, Chem. Res. Chin., 28, 764–767 (2012).Z. Liu, X. Jing L. Wang, J. Electrochem. Soc., 154, H500 (2007).Z. Liu, X. Jing L. Wang, J. Electrochem. Soc., 154, H500 (2007).Y. Li, K. Ding, B. Cheng, Y. Zhang, Y. Lu, Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 5613–5623 (2015).Y. Li, K. Ding, B. Cheng, Y. Zhang, Y. Lu, Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 5613–5623 (2015).N. M. C. H. P. Lan, C. X. Thang, V.-H. Pham, P. T. Kien, V. T. N. Minh, T. T. H. Tam, Optik (Stuttg.), 199, 163310 (2019).N. M. C. H. P. Lan, C. X. Thang, V.-H. Pham, P. T. Kien, V. T. N. Minh, T. T. H. Tam, Optik (Stuttg.), 199, 163310 (2019).J. Sato, H. Kobayashi, K. Ikarashi, N. Saito, H. Nishiyama, J. Phys. Chem. B, 108, 4369–4375 (2004).J. Sato, H. Kobayashi, K. Ikarashi, N. Saito, H. Nishiyama, J. Phys. Chem. B, 108, 4369–4375 (2004).S. Takeshita, J. Honda, T. Isobe, T. Sawayama, S. Niikura, Cryst. Growth Des., 10, 4494–4500 (2010).S. Takeshita, J. Honda, T. Isobe, T. Sawayama, S. Niikura, Cryst. Growth Des., 10, 4494–4500 (2010).Z. Gu, F. Liu, X. Li, Z. W. Pan, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 7488–7493 (2013).Z. Gu, F. Liu, X. Li, Z. W. Pan, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 7488–7493 (2013).Q. Liu, Y. Zhou, J. Kou, X. Chen, Z. Tian, J. Gao, S. Yan, Z. Zou, J. Am. Chem. Soc., 132, 14385–14387 (2010).Q. Liu, Y. Zhou, J. Kou, X. Chen, Z. Tian, J. Gao, S. Yan, Z. Zou, J. Am. Chem. Soc., 132, 14385–14387 (2010).M. Shang, G. Li, D. Yang, X. Kang, C. Peng, J. Lin, Dalton Trans., 41, 8861–8868 (2012).M. Shang, G. Li, D. Yang, X. Kang, C. Peng, J. Lin, Dalton Trans., 41, 8861–8868 (2012).Y. Li, A. Zhao, C. Chen, C. Zhang, J. Zhang, G. Jia, Dyes Pig., 150, 267–274 (2018).Y. Li, A. Zhao, C. Chen, C. Zhang, J. Zhang, G. Jia, Dyes Pig., 150, 267–274 (2018).Q. Bai, P. Li, Z. Wang, S. Xu, T. Li, Z. Yang, Z. Xu, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectr., 199, 179–188 (2018).Q. Bai, P. Li, Z. Wang, S. Xu, T. Li, Z. Yang, Z. Xu, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectr., 199, 179–188 (2018).Q. Bai, Z. Wang, P. Li, S. Xu, T. Li, Z. Yang, RSC Adv., 6, 102183–102192 (2016).Q. Bai, Z. Wang, P. Li, S. Xu, T. Li, Z. Yang, RSC Adv., 6, 102183–102192 (2016).G. Gao, L. Wondraczek, J. Mater. Chem. C, 1, 1952–1958 (2013).G. Gao, L. Wondraczek, J. Mater. Chem. C, 1, 1952–1958 (2013).R. Kumari, A. Sahai, N. Goswami, Progress Nat. Sci. Mater. Int., 25, 300–309 (2015).R. Kumari, A. Sahai, N. Goswami, Progress Nat. Sci. Mater. Int., 25, 300–309 (2015).M. Cohen, Elements of Diffraction, Addison-Wesley Co. Inc., 459–460 (1956).M. Cohen, Elements of Diffraction, Addison-Wesley Co. Inc., 459–460 (1956).N. Goswami, D. K. Sharma, Physica E, 42, 1675–1682 (2010).N. Goswami, D. K. Sharma, Physica E, 42, 1675–1682 (2010).O. Yamaguchi, J. Hidaka, K. Hirota, J. Mater. Sci. Lett., 10, 1471 (1991).O. Yamaguchi, J. Hidaka, K. Hirota, J. Mater. Sci. Lett., 10, 1471 (1991).S. Limpijumnong, X. Li, S. H. Wei, S. Zhang, Physica B, 376, 686–689 (2006).S. Limpijumnong, X. Li, S. H. Wei, S. Zhang, Physica B, 376, 686–689 (2006).Z. J. Gu, F. Liu, X. F. Li, Z. W. Pan, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 7488 (2013).Z. J. Gu, F. Liu, X. F. Li, Z. W. Pan, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 7488 (2013).G. J. Gao, L. Wondraczek, J. Mater. Chem. C Mater. Opt. Electron. Dev., 1, 1952 (2013).G. J. Gao, L. Wondraczek, J. Mater. Chem. C Mater. Opt. Electron. Dev., 1, 1952 (2013).J. I. Pankove, Optical Processes in Semiconductors, New York, Courier Corporation (2012).J. I. Pankove, Optical Processes in Semiconductors, New York, Courier Corporation (2012).A. Boonchun, W. R. Lambrecht, Phys. Status Solidi b, 250, 2091–2101 (2013).A. Boonchun, W. R. Lambrecht, Phys. Status Solidi b, 250, 2091–2101 (2013).S. Lautenschlaeger, M. Hofmann, S. Eisermann, G. Haas, M. Pinnisch, A. Laufer, B. Meyer, Phys. Status Solidi b, 248, 1217–1221 (2011).S. Lautenschlaeger, M. Hofmann, S. Eisermann, G. Haas, M. Pinnisch, A. Laufer, B. Meyer, Phys. Status Solidi b, 248, 1217–1221 (2011).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.