zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-31Research Article******ВЛИЯНИЕ СТЕКЛООБРАЗОВАТЕЛЯ НА ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ, СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ДОПИРОВАННЫХ ИОНАМИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВGLASS FORMER EFFECTS ON PHOTOLUMINESCENCE AND OPTICAL PROPERTIES OF SOME HEAVY METAL OXIDE GLASSES DOPED WITH TRANSITION METAL IONSMarzoukM. A.MarzoukM. A.marzouk_nrc@yahoo.comAbo-NafS. M.Abo-NafS. M.noemail@neicon.ruZayedH. A.ZayedH. A.noemail@neicon.ruHassanN. S.HassanN. S.noemail@neicon.ruНациональный научно-исследовательский центрNational Research CentreУниверситет Айн-ШамсAin-Shams UniversityЕгипетская организация по стандартизации и качествуEgyptian Organization for Standardization and Quality201710032020841168(1)-168(9)Copyright © Marzouk M.A., Abo-Naf S.M., Zayed H.A., Hassan N.S., 20202020Marzouk M.A., Abo-Naf S.M., Zayed H.A., Hassan N.S.Marzouk M.A., Abo-Naf S.M., Zayed H.A., Hassan N.S.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/31

Свинцовые и висмутовые стекла, допированные ионами переходных металлов (TiO2, V2O5, Cr2O3, и MnO2) и имеющие низкое содержание традиционного стеклоформирователя (B2O3, SiO2 или P2O5), получены традиционным способом отжига в расплаве. Измерено поглощение в УФ и видимой областях спектра и определены фотолюминесцентные характеристики стекловидных образцов. В спектрах поглощения TiO2 и V2O5 имеются три полосы с максимумами 240, 305 и 380 нм и широкая асимметричная полоса 425-432 нм, а в спектрах поглощения Cr2O3 и MnO2 - только одна широкая полоса в видимой области 517-548 нм. Интенсивность люминесценции различна для разных оксидов переходных металлов. Оптическая ширина запрещенной зоны и энергии Урбаха вычислены из данных 168-2 по краю поглощения. Рассчитанные значения оптической ширины запрещенной зоны зависят от состава стекла. Изменяющиеся значения оптической ширины запрещенной зоны и ее хвоста могут быть связаны со структурными изменениями, происходящими в образцах стекла. Вариации интенсивности люминесценции, оптической ширины запрещенной зоны и ее хвоста, а также показателя преломления свидетельствуют о возможности использования полученных стекол для разработки новых оптических функциональных материалов с более высокими оптическими характеристиками.

Heavy metal oxide (PbO and Bi2O3) glasses doped with transition metal (TM) ions (TiO2, V2O5, Cr2O3, and MnO2) and having low content of common glass formers (B2O3, SiO2, or P2O5) were prepared by the conventional melt annealing method. Ultraviolet, visible absorption, and photoluminescence properties of these glasses were measured, and the data were employed to investigate the prepared glassy samples. The optical absorption spectra of TiO2 and V2O5 exhibited three bands centered at about 240, 305, and 380 nm, followed by a broad asymmetrical near-visible band centered at 425-432 nm, while Cr2O3 and MnO2 exhibited an extended visible peak at 517-548 nm. Results showed that the luminescence intensity changed with different transition metal oxides. From the absorption edge data, the values of the optical band gap Eopt and Urbach energy (∆E) were calculated. The calculated values of the optical energy gap were found to be dependent on the glass composition. The changing values of optical band gap and band tail can be related to the structural changes that are taking place in the glass samples. The variations of the luminescence intensity, values of optical band gap, band tail, and refractive index gave an indication of the potential use of the prepared glasses to design novel optical functional materials with higher optical performance.

стеклооптические материалыцентр окраскифотолюминесценцияоптические свойстваglassoptical materialscolor centersphotoluminescenceoptical propertiesReferencesH. Singh, K. Singh, L. Gerward, K. Singh, H. S. Sahot, R. Nathuram, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 207, 257-262 (2003).H. Singh, K. Singh, L. Gerward, K. Singh, H. S. Sahot, R. Nathuram, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 207, 257-262 (2003).M. A. Marzouk, M. A. Ouis, Y. M. Hamdy, Silicon, 4, 221-227 (2012).M. A. Marzouk, M. A. Ouis, Y. M. Hamdy, Silicon, 4, 221-227 (2012).A. R. Rodriguez, C. W. Parmelee, A. E. Badger, J. Am. Ceram. Soc., 26, No 5, 137-150 (1943).A. R. Rodriguez, C. W. Parmelee, A. E. Badger, J. Am. Ceram. Soc., 26, No 5, 137-150 (1943).M. A. Marzouk, J. Mol. Struct., 1019, 80-90 (2012).M. A. Marzouk, J. Mol. Struct., 1019, 80-90 (2012).S. S. Sastry, B. R.V. Rao, Int. J. Innov. Res. Sci., Eng. Technol., 4, 18681-18690 (2015).S. S. Sastry, B. R.V. Rao, Int. J. Innov. Res. Sci., Eng. Technol., 4, 18681-18690 (2015).F. H. ElBatal, M. A. Marzouk, A. M. Abdel ghany, J. Mater. Sci., 46, 5140-5152 (2011).F. H. ElBatal, M. A. Marzouk, A. M. Abdel ghany, J. Mater. Sci., 46, 5140-5152 (2011).F. H. ElBatal, Y. M. Hamdy, S. Y. Marzouk, J. Non-Cryst. Solids, 355, 2439-2447 (2009).F. H. ElBatal, Y. M. Hamdy, S. Y. Marzouk, J. Non-Cryst. Solids, 355, 2439-2447 (2009).F. H. El Batal, S. Ibrahim, M. A. Marzouk, Radiat. Effects Defects Solids, 167, No 4, 256-267 (2012).F. H. El Batal, S. Ibrahim, M. A. Marzouk, Radiat. Effects Defects Solids, 167, No 4, 256-267 (2012).C. R. Bamford, Colour Generation and Control in Glass, Glass Science and Technology, Vol. 2, Elsevier, Amsterdam (1977).C. R. Bamford, Colour Generation and Control in Glass, Glass Science and Technology, Vol. 2, Elsevier, Amsterdam (1977).F. H. ElBatal, M. A. Marzouk, A. M. Abdelghany, J. Non-Cryst. Solids, 357, 1027-1036 (2011).F. H. ElBatal, M. A. Marzouk, A. M. Abdelghany, J. Non-Cryst. Solids, 357, 1027-1036 (2011).A. Mekki, G. D. Khattak, D. Holland, M. Chinkhota, L. E. Wenger, J. Non-Cryst. Solids, 318, 193-201 (2003).A. Mekki, G. D. Khattak, D. Holland, M. Chinkhota, L. E. Wenger, J. Non-Cryst. Solids, 318, 193-201 (2003).H. A. ELBatal, N. A. Ghoneim, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 124, 81-90 (1997).H. A. ELBatal, N. A. Ghoneim, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 124, 81-90 (1997).N. Kiran, C.R. Kesavulu, A. Suresh Kumar, J. L. Rao, Phys. B: Condens. Matter, 406, 1897-1901 (2011).N. Kiran, C.R. Kesavulu, A. Suresh Kumar, J. L. Rao, Phys. B: Condens. Matter, 406, 1897-1901 (2011).G. E. Malashkevich, G. I. Semkova , A. V. Semchenko, P. P. Pershukevich, I. V. Prusova, JETP Lett., 88(11), 740-744 (2008).G. E. Malashkevich, G. I. Semkova , A. V. Semchenko, P. P. Pershukevich, I. V. Prusova, JETP Lett., 88(11), 740-744 (2008).V. I. Glazkov, K. M. Golant, Yu. S. Zavorotny, V. F. Lebedev, and A. O. Rybaltovskii, Glass Phys. Chem., 28, No 2, 201-206(2002).V. I. Glazkov, K. M. Golant, Yu. S. Zavorotny, V. F. Lebedev, and A. O. Rybaltovskii, Glass Phys. Chem., 28, No 2, 201-206(2002).S. Ruengsri, Sci. Technol. Nucl. Install., 2014, 1-5 (2014).S. Ruengsri, Sci. Technol. Nucl. Install., 2014, 1-5 (2014).J. D. Lee, Concise Inorganic Chemistry, Blackwell Scientific, Oxford (1996).J. D. Lee, Concise Inorganic Chemistry, Blackwell Scientific, Oxford (1996).A. S. Rao, B. Sreedhar, J. L. Rao, S. V. J. Lakshman, J. Non-Cryst. Solids, 144, 169-174(1992).A. S. Rao, B. Sreedhar, J. L. Rao, S. V. J. Lakshman, J. Non-Cryst. Solids, 144, 169-174(1992).S. S. Sastry, S.Vedavyas, B. R.V. Rao, Int. J. Innovat. Res. Sci. Eng. Technol., 3, 1146 -1151 (2014).S. S. Sastry, S.Vedavyas, B. R.V. Rao, Int. J. Innovat. Res. Sci. Eng. Technol., 3, 1146 -1151 (2014).P. Chimalawong, J. Kaewkhao, P. Limsuwan, Energy Res. J., 1, No 2, 176-181 (2010).P. Chimalawong, J. Kaewkhao, P. Limsuwan, Energy Res. J., 1, No 2, 176-181 (2010).N. Mott, E. Davis, Electronic Process in Non-Crystalline Materials, 2nd ed., Clarendon Press, Oxford (1979).N. Mott, E. Davis, Electronic Process in Non-Crystalline Materials, 2nd ed., Clarendon Press, Oxford (1979).S. M. Sze, Semiconductor Devices: Physics and Technology, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc., Canada (2007).S. M. Sze, Semiconductor Devices: Physics and Technology, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc., Canada (2007).F. Urbach, Phys. Rev., 92, 1324 (1953).F. Urbach, Phys. Rev., 92, 1324 (1953).V. Dimitrov, S. Sakka, J. Appl. Phys., 79 , No 3, 1736-1740 (1996).V. Dimitrov, S. Sakka, J. Appl. Phys., 79 , No 3, 1736-1740 (1996).C. R. Bamford, Phys. Chem. Glasses, 3, 189-202 (1962).C. R. Bamford, Phys. Chem. Glasses, 3, 189-202 (1962).F. H. ElBatal, Y. M. Hamdy, S. Y. Marzouk, Mater. Chem. Phys., 112, 991-1000 (2008).F. H. ElBatal, Y. M. Hamdy, S. Y. Marzouk, Mater. Chem. Phys., 112, 991-1000 (2008).M. A. Marzouk, F. H. ElBatal, A. M. Abdelghany, Spectrochim. Acta, A: Mol. Biomol. Spectrosc., 114, 658-667 (2013).M. A. Marzouk, F. H. ElBatal, A. M. Abdelghany, Spectrochim. Acta, A: Mol. Biomol. Spectrosc., 114, 658-667 (2013).F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo, M. Bohmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6th ed., John Wiley-Interscience, New York (1999).F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo, M. Bohmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6th ed., John Wiley-Interscience, New York (1999).T. Bates, In Modern Aspects of the Vitreous State, 2, Ed. J. D. Mackenzie, Butterworths, London, 195-254 (1962).T. Bates, In Modern Aspects of the Vitreous State, 2, Ed. J. D. Mackenzie, Butterworths, London, 195-254 (1962).M. A. Marzouk, S. Ibrahim, Y. M. Hamdy, J. Mol. Struct., 1076, 576-582 (2014).M. A. Marzouk, S. Ibrahim, Y. M. Hamdy, J. Mol. Struct., 1076, 576-582 (2014).B. I. Denker, B. I. Galagan, I. L. Shulman, S. E. Sverchkov, E. M. Dianov, Appl. Phys. B, 103, 681-685 (2011).B. I. Denker, B. I. Galagan, I. L. Shulman, S. E. Sverchkov, E. M. Dianov, Appl. Phys. B, 103, 681-685 (2011).S. P. Singh, B. Karmakar, In Bismuth: Characteristics, Production and Applications. Materials Science and Technologies, Nova, Hauppauge, New York, ch. 9 (2012).S. P. Singh, B. Karmakar, In Bismuth: Characteristics, Production and Applications. Materials Science and Technologies, Nova, Hauppauge, New York, ch. 9 (2012).168-9 S. P. Singh, R. P. S. Chakradhar, J. L. Rao, B. Karmakar, J. Alloys Compd., 493, 256-262 (2010).168-9 S. P. Singh, R. P. S. Chakradhar, J. L. Rao, B. Karmakar, J. Alloys Compd., 493, 256-262 (2010).N. Iwamoto, H. Hidaka, Y. Makino, J. Non-Crystall. Solids, 58, 131-141 (1983).N. Iwamoto, H. Hidaka, Y. Makino, J. Non-Crystall. Solids, 58, 131-141 (1983).C. F. Song, M. K. Lu, P. Yang, D. Xu, D.R. Yuan, J. Sol-Gel Sci. Technol., 25, 113-119 (2002).C. F. Song, M. K. Lu, P. Yang, D. Xu, D.R. Yuan, J. Sol-Gel Sci. Technol., 25, 113-119 (2002).T. Sato, M. Shirai, K. Tanaka, Y. Kawabe, E. Hanamura, J. Lumin., 114, 155-161 (2005).T. Sato, M. Shirai, K. Tanaka, Y. Kawabe, E. Hanamura, J. Lumin., 114, 155-161 (2005).M. Vrankic, B. Grzeta, V. Mandic, E. Tkalcec, S. Milosevic, M. Ceh, B. Rakvin, J. Alloys Compd., 543, 213-220 (2012).M. Vrankic, B. Grzeta, V. Mandic, E. Tkalcec, S. Milosevic, M. Ceh, B. Rakvin, J. Alloys Compd., 543, 213-220 (2012).A. R. Babu, C. Rajyasree, P. S. Rao, P. M. V. Teja, D. K. Rao, J. Mol. Struct., 1005, 83-90 (2011).A. R. Babu, C. Rajyasree, P. S. Rao, P. M. V. Teja, D. K. Rao, J. Mol. Struct., 1005, 83-90 (2011).K. Neeraja, T. G. V. M. Rao, A. Rupesh Kumar, A. Uma Lakshmi, N. Veeraiah, M. Rami Reddy, J. Mol. Struct., 1054-1055, 339-348 (2013).K. Neeraja, T. G. V. M. Rao, A. Rupesh Kumar, A. Uma Lakshmi, N. Veeraiah, M. Rami Reddy, J. Mol. Struct., 1054-1055, 339-348 (2013).A. E. Nosenko, B. V. Padlyak, Mol. Phys. Rep., 8, 79-87 (1994).A. E. Nosenko, B. V. Padlyak, Mol. Phys. Rep., 8, 79-87 (1994).M. Gao, S. Kapphan, R. Pankrath, J. Phys. Chem. Solids, 61, 1959-1971 (2000).M. Gao, S. Kapphan, R. Pankrath, J. Phys. Chem. Solids, 61, 1959-1971 (2000).B. V. Padlyak, W. R. Romanowski, R. Lisiecki, V. T. Adamiv, Ya. V. Burak, I. M. Teslyuk, Synthesis, Opt. Mater., 34, 2112-2119 (2012).B. V. Padlyak, W. R. Romanowski, R. Lisiecki, V. T. Adamiv, Ya. V. Burak, I. M. Teslyuk, Synthesis, Opt. Mater., 34, 2112-2119 (2012).B. Choudhury, A. Choudhury, Mater. Sci. Eng., B, 178, 794-800 (2013).B. Choudhury, A. Choudhury, Mater. Sci. Eng., B, 178, 794-800 (2013).K. Bingham, S. Parke, Phys. Chem. Glasses, 6 224-232 (1965).K. Bingham, S. Parke, Phys. Chem. Glasses, 6 224-232 (1965).A. Thulasiramudu, S. Buddhudu, J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer, 102, 212-227 (2006).A. Thulasiramudu, S. Buddhudu, J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer, 102, 212-227 (2006).F. H. A. Elbatal, M. A. Marzouk, Y. M. Hamdy, H. A. ElBatal, J. Solid State Phys., 2014, 1-8 (2014).F. H. A. Elbatal, M. A. Marzouk, Y. M. Hamdy, H. A. ElBatal, J. Solid State Phys., 2014, 1-8 (2014).

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