Влияние легирования азотом на структурно-оптические свойства люминофоров Zn₂GeO₄

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.

1. L. I. Bo, S. Shu-yan, S. U. N. Xiu-juan, P. Jing, W. Bo, X. Yan, Chem. Res. Chin., 28, 764–767 (2012).

2. Z. Liu, X. Jing L. Wang, J. Electrochem. Soc., 154, H500 (2007).

3. Y. Li, K. Ding, B. Cheng, Y. Zhang, Y. Lu, Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 5613–5623 (2015).

4. 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).

5. J. Sato, H. Kobayashi, K. Ikarashi, N. Saito, H. Nishiyama, J. Phys. Chem. B, 108, 4369–4375 (2004).

6. S. Takeshita, J. Honda, T. Isobe, T. Sawayama, S. Niikura, Cryst. Growth Des., 10, 4494–4500 (2010).

7. Z. Gu, F. Liu, X. Li, Z. W. Pan, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 7488–7493 (2013).

8. Q. Liu, Y. Zhou, J. Kou, X. Chen, Z. Tian, J. Gao, S. Yan, Z. Zou, J. Am. Chem. Soc., 132, 14385–14387 (2010).

9. M. Shang, G. Li, D. Yang, X. Kang, C. Peng, J. Lin, Dalton Trans., 41, 8861–8868 (2012).

10. Y. Li, A. Zhao, C. Chen, C. Zhang, J. Zhang, G. Jia, Dyes Pig., 150, 267–274 (2018).

11. Q. Bai, P. Li, Z. Wang, S. Xu, T. Li, Z. Yang, Z. Xu, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectr., 199, 179–188 (2018).

12. Q. Bai, Z. Wang, P. Li, S. Xu, T. Li, Z. Yang, RSC Adv., 6, 102183–102192 (2016).

13. G. Gao, L. Wondraczek, J. Mater. Chem. C, 1, 1952–1958 (2013).

14. R. Kumari, A. Sahai, N. Goswami, Progress Nat. Sci. Mater. Int., 25, 300–309 (2015).

15. M. Cohen, Elements of Diffraction, Addison-Wesley Co. Inc., 459–460 (1956).

16. N. Goswami, D. K. Sharma, Physica E, 42, 1675–1682 (2010).

17. O. Yamaguchi, J. Hidaka, K. Hirota, J. Mater. Sci. Lett., 10, 1471 (1991).

18. S. Limpijumnong, X. Li, S. H. Wei, S. Zhang, Physica B, 376, 686–689 (2006).

19. Z. J. Gu, F. Liu, X. F. Li, Z. W. Pan, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 7488 (2013).

20. G. J. Gao, L. Wondraczek, J. Mater. Chem. C Mater. Opt. Electron. Dev., 1, 1952 (2013).

21. J. I. Pankove, Optical Processes in Semiconductors, New York, Courier Corporation (2012).

22. A. Boonchun, W. R. Lambrecht, Phys. Status Solidi b, 250, 2091–2101 (2013).

23. S. Lautenschlaeger, M. Hofmann, S. Eisermann, G. Haas, M. Pinnisch, A. Laufer, B. Meyer, Phys. Status Solidi b, 248, 1217–1221 (2011).