zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1804Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛSPECTROSCOPY OF SOLIDSКинетика фотолюминесценции кристаллов щелочноземельного тиогаллата CaGa2S4:Nd,Yb при комнатной температуреKinetics of Photoluminescence of CaGa2S4:Nd,Yb Crystals at Room TemperatureПершукевичП. П.PershukevichP. P.

Минск

Minsk

p.persh@ifanbel.bas-net.byТагиевО. Б.TagievO. B.

Баку

Baku

azhep@physics.ab.azАсадовЭ. Г.AsadovE. G.

Баку

Baku

azhep@physics.ab.azИбрагимоваТ. Ш.IbragimovaT. Sh.

Баку

Baku

azhep@physics.ab.azКазимоваФ. А.KazimovaF. A.

Баку

Baku

azhep@physics.ab.azБельковМ. В.BelkovM. V.

Минск

Minsk

ЛуценкоЕ. В.LutsenkoE. V.

Минск

Minsk

МудрыйА. В.MudryiA. V.

Минск

Minsk

ПавловскийВ. Н.PavlovskiiV. N.

Минск

Minsk

ЯблонскийГ. П.YablonskiiG. P.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут физики Министерства науки и образования Азербайджана; Филиал Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова в БакуInstitute of Physics of the Ministry of Science and Education of Azerbaijan; Branch of Moscow State University named after M. V. Lomonosov in BakuИнститут физики Министерства науки и образования АзербайджанаInstitute of Physics of the Ministry of Science and Education of AzerbaijanИнститут физики НАН БеларусиInstitute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusНаучно-практический центр НАН Беларуси по материаловедениюState Scientific and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Materials Science202527032025922178186Copyright © Першукевич П.П., Тагиев О.Б., Асадов Э.Г., Ибрагимова Т.Ш., Казимова Ф.А., Бельков М.В., Луценко Е.В., Мудрый А.В., Павловский В.Н., Яблонский Г.П., 20252025Першукевич П.П., Тагиев О.Б., Асадов Э.Г., Ибрагимова Т.Ш., Казимова Ф.А., Бельков М.В., Луценко Е.В., Мудрый А.В., Павловский В.Н., Яблонский Г.П.Pershukevich P.P., Tagiev O.B., Asadov E.G., Ibragimova T.S., Kazimova F.A., Belkov M.V., Lutsenko E.V., Mudryi A.V., Pavlovskii V.N., Yablonskii G.P.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/1804

Исследованы спектры фотолюминесценции (ФЛ), спектры возбуждения ФЛ (СВФЛ) и кинетика ФЛ микропорошков соединений CaGa2S4:3%Nd,5%Yb и CaGa2S4:3%Nd при комнатной температуре в широком диапазоне уровней непрерывного и импульсного оптического возбуждения. В спектрах ФЛ и СВФЛ идентифицированы полосы переходов ионов Nd3+ в интервале длин волн 300— 1500 нм. Установлено, что вследствие легирования кристаллов CaGa2S4:3%Nd ионами иттербия в СВФЛ появляется интенсивная фиолетово-зеленая полоса с максимумом около 488 нм. При возбуждении в пределах этой полосы интенсивности ФЛ инфракрасных полос неодима возрастают на два порядка, а вне этой полосы — на один порядок по сравнению с аналогичными интенсивностями ФЛ нелегированного кристалла. Наблюдается экспоненциальное затухание ФЛ при возбуждении в полосы поглощения Nd и ее разгорание с последующим экспоненциальным затуханием при возбуждении в широкую полосу, возникающую при легировании CaGa2S4:Nd иттербием. Основные закономерности кинетики затухания ФЛ в соединении CaGa2S4:3%Nd,5%Yb интерпретируются в рамках безызлучательного переноса энергии с применением математической модели.

The photoluminescence (PL) spectra, PL excitation spectra (PLES) and kinetics of FL of micropowders of CaGa2S4:3%Nd,5%Yb and CaGa2S4:3%Nd compounds at room temperature were studied in a wide range of optical excitation levels. In the PL and PLES, the transition bands of Nd3+ ions in the wavelength range of 300–1500 nm were identified. It was found that due to doping of CaGa2S4:3%Nd crystals with ytterbium ions, an intense violet-green band with a maximum at about 488 nm appears in the PLES. When excited within this band, the PL intensities in the IR bands of neodymium increase by 2 orders of magnitude, and outside this band – by 1 order of magnitude compared to similar intensities of undoped crystal. In the PL kinetics, sections with increasing luminescence intensity over time were found, as well as sections with nonmonoexponential and monoexponential decay laws depending on the wavelength of the exciting light. The main observed regularities in the kinetics of PL decay of CaGa2S4:3%Nd,5%Yb are interpreted in the framework of nonradiative energy transfer (Förster Resonance Energy Transfer – FRET) using a mathematical model.

соединение CaGa2S4:NdYbфотолюминесценцияспектр возбуждениякинетика затухания фотолюминесценциибезызлучательный перенос энергииCaGa2S4:NdYb compoundphotoluminescenceexcitation spectrumphotoluminescence decay kineticsnonradiative energy transferРабота выполнена при частичной финансовой поддержке ГПНИ Республики Беларусь “Фотоника и электроника для инноваций” (подпрограмма “Опто- и СВЧ-электроника”, задание 2.1 и подпрограмма “Фотоника и ее применение”, задание 1.5).ReferencesA. N. Georgobiani, B. G. Tagiev, O. B. Tagiev, R. B. Jabbarov, N. N. Musaeva, U. F. Kasumov. Jpn. J. Appl. Phys., 39, S1 (2000) 434—439A. N. Georgobiani, B. G. Tagiev, O. B. Tagiev, R. B. Jabbarov, N. N. Musaeva, U. F. Kasumov. Jpn. J. Appl. Phys., 39, S1 (2000) 434—439 [2]C. Chartier, R. Jabbarov, M. Jouanne, Jean-Francois Morhange, P. Benalloul, C. Barthou, JeanMarc Frigerio, B. Tagiev, E. Gambarov. J. Phys.: Cond. Matter., 14 (2002) 13693—13703C. Chartier, R. Jabbarov, M. Jouanne, Jean-Francois Morhange, P. Benalloul, C. Barthou, JeanMarc Frigerio, B. Tagiev, E. Gambarov. J. Phys.: Cond. Matter., 14 (2002) 13693—13703Sole, L.E. Bausa, D. J. Garcıa Jacque. An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids. Chichester, Wiley (2005) 181—191, 199—210Sole, L.E. Bausa, D. J. Garcıa Jacque. An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids. Chichester, Wiley (2005) 181—191, 199—210A. Bessiere, P. Dorenbos, C. W. E. Van Eijk, E. Yamagishi, C. Hidaka, T. Takizawa. J. Electrochem. Soc., 151, N 12 (2004) H254—H260A. Bessiere, P. Dorenbos, C. W. E. Van Eijk, E. Yamagishi, C. Hidaka, T. Takizawa. J. Electrochem. Soc., 151, N 12 (2004) H254—H260P. Benalloul, C. Barthou, C. Foussier, A. N. Georgobiani, L. S. Lepnev, Y. N. Emirov, A. N. Gruzintsev, A. N. Tagiev, B. G. Tagiev, O. B. Jabbarov. J. Electrochem. Soc., 150, N 1 (2003) G62—G65P. Benalloul, C. Barthou, C. Foussier, A. N. Georgobiani, L. S. Lepnev, Y. N. Emirov, A. N. Gruzintsev, A. N. Tagiev, B. G. Tagiev, O. B. Jabbarov. J. Electrochem. Soc., 150, N 1 (2003) G62—G65M. S. Leanenia, E. V. Lutsenko, M. V. Rzheutski, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii, T. G. Naghiyev, B. G. Tagiev, S. A. Abushev, O. B. Tagiev. J. Lumin., 181 (2017) 121—127M. S. Leanenia, E. V. Lutsenko, M. V. Rzheutski, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii, T. G. Naghiyev, B. G. Tagiev, S. A. Abushev, O. B. Tagiev. J. Lumin., 181 (2017) 121—127Le Thi Thuy My, My Hanh Nguyen Thi, Hoang Thinh Nhan. Indones. J. Electr. Eng. Comp. Sci., 32, N 1 (2023) 90—97Le Thi Thuy My, My Hanh Nguyen Thi, Hoang Thinh Nhan. Indones. J. Electr. Eng. Comp. Sci., 32, N 1 (2023) 90—97Y. Huang, S. Sun, F. Yuan, L. Zhang, Z. Lin. J. Alloy. Compd., 695 (2017) 215—220Y. Huang, S. Sun, F. Yuan, L. Zhang, Z. Lin. J. Alloy. Compd., 695 (2017) 215—220J. C. Boyer, F. Vetrone, J. A. Capobianco, A. Speghini, M. Bettinelli. Chem. Phys. Lett., 390, N 4-6 (2004) 403—407J. C. Boyer, F. Vetrone, J. A. Capobianco, A. Speghini, M. Bettinelli. Chem. Phys. Lett., 390, N 4-6 (2004) 403—407P. P. Pershukevich, O. B. Tagiev, T. Sh. Ibragimova, F. A. Kazimova, M. V. Belkov, A. A. Tabolich, E. V. Lutsenko, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii. J. Lumin., 275 (2024) 120818, doi: 10.1016/j.jlumin.2024.120818P. P. Pershukevich, O. B. Tagiev, T. Sh. Ibragimova, F. A. Kazimova, M. V. Belkov, A. A. Tabolich, E. V. Lutsenko, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii. J. Lumin., 275 (2024) 120818, doi: 10.1016/j.jlumin.2024.120818G. H. Dieke, H. M. Grosswhite. Appl. Opt., 2, N 7 (1963) 675—686G. H. Dieke, H. M. Grosswhite. Appl. Opt., 2, N 7 (1963) 675—686Н. В. Кулешов, А. С. Ясюкевич. Активные среды твердотельных лазеров: учебно-методическое пособие по дисциплинам “Твердотельные лазерные системы” и “Теория и расчет лазеров”, Минск, БНТУ (2010)Н. В. Кулешов, А. С. Ясюкевич. Активные среды твердотельных лазеров: учебно-методическое пособие по дисциплинам “Твердотельные лазерные системы” и “Теория и расчет лазеров”, Минск, БНТУ (2010)Е. Nakazawa. Chem. Phys. Lett., 56 (1978) 161—163Е. Nakazawa. Chem. Phys. Lett., 56 (1978) 161—163L.van Pieterson, M. Heeroma, E. de Heer, A. Meijerink. J. Lumin., 91, N 3-4 (2000) 177—193L.van Pieterson, M. Heeroma, E. de Heer, A. Meijerink. J. Lumin., 91, N 3-4 (2000) 177—193N. Guerassimova, C. Dujardin, N. Garnier, C. Pedrini, A. G. Petrosyan, I. A. Kamenskikh, V. V. Mikhailin, I. N. Shpinkov, D. A. Spassky, K. L. Ovanesyan, G. O. Shirinyan, R. Chipaux, M. Cribier, J. Mallet, J. P. Meyer. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A, 486 (2002) 278—282N. Guerassimova, C. Dujardin, N. Garnier, C. Pedrini, A. G. Petrosyan, I. A. Kamenskikh, V. V. Mikhailin, I. N. Shpinkov, D. A. Spassky, K. L. Ovanesyan, G. O. Shirinyan, R. Chipaux, M. Cribier, J. Mallet, J. P. Meyer. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A, 486 (2002) 278—282D. N. Krasikov, A. V. Scherbinin, A. N. Vasil’ev, I. A. Kamenskikh, V. V. Mikhailin. J. Lumin., 128, N 11 (2008) 1748—1752D. N. Krasikov, A. V. Scherbinin, A. N. Vasil’ev, I. A. Kamenskikh, V. V. Mikhailin. J. Lumin., 128, N 11 (2008) 1748—1752G. Boulon. J. Alloy. Compd., 451, N 1 (2008) 1—11G. Boulon. J. Alloy. Compd., 451, N 1 (2008) 1—11M. Ferhi, K. Horchani-Naifer, S. Hraiech, M. Ferid, Y. Guyot, G. Boulon. Rad. Measur., 46, N 10 (2011) 1033—1037M. Ferhi, K. Horchani-Naifer, S. Hraiech, M. Ferid, Y. Guyot, G. Boulon. Rad. Measur., 46, N 10 (2011) 1033—1037В. Л. Ермолаев, E. Б. Свешникова, E. H. Бодунов. Успехи физ. наук, 166, № 3 (1996) 279—302V. L. Ermolaev, E. B. Sveshnikova, E. N. Bodunov. Phys. Usp., 166, N 3 (1996) 261—282V. Naresh, Nohyun Lee. Ceramics Int., Part B, 45, N 17 (2019) 22649—22659V. Naresh, Nohyun Lee. Ceramics Int., Part B, 45, N 17 (2019) 22649—22659А. С. Кулагина, А. И. Хребтов, Р. Р. Резник, Е. В. Убыйвовк, А. П. Литвин, И. Д. Скурлов, Г. Э. Цырлин, Е. Н. Бодунов, В. В. Данилов. Опт. и спектр., 128, № 1 (2020) 122—127А. С. Кулагина, А. И. Хребтов, Р. Р. Резник, Е. В. Убыйвовк, А. П. Литвин, И. Д. Скурлов, Г. Э. Цырлин, Е. Н. Бодунов, В. В. Данилов. Опт. и спектр., 128, № 1 (2020) 122—127Е. Н. Бодунов. Опт. и спектр., 129, № 2 (2021) 167—173Е. Н. Бодунов. Опт. и спектр., 129, № 2 (2021) 167—173Th. Förster. Ann. Phis, 2, N 1 (1948) 55–75Th. Förster. Ann. Phis, 2, N 1 (1948) 55–75X. Qin, J. Wang, Q. Yuan. Front. Chem., 8 (2020), https://doi.org/10.3389/fchem.2020.608578X. Qin, J. Wang, Q. Yuan. Front. Chem., 8 (2020), https://doi.org/10.3389/fchem.2020.608578

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