Люминесцентные свойства и перенос энергии от ионов Ce³⁺ к Yb³⁺ в люминофоре Sr₅ (BO₃)₃C

Новый люминофор Sr₅(BO₃)₃Cl:Ce³⁺,Yb³⁺, который обеспечивает квантовую резку в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR), получен с использованием традиционных методов твердофазных  реакций и исследован с помощью рентгеновской дифракции, спектроскопии фотолюминесценции и измерения затухания флуоресценции. При возбуждении Ce³⁺ УФ-светом с длиной волны 350 нм наблюдалось широкополосное излучение при 415 нм и интенсивное NIR-излучение при 982 нм. Полоса с максимумом 415 нм соответствует переходу 5d→4f ионов Ce³⁺, тогда как 982 нм приписывается характерному переходу ²F_5/2→²F_7/2 ионов Yb³⁺. Показано влияние концентрации Ce³⁺ на испускание излучения, установлены время затухания и эффективность переноса энергии (η_ETE). В результате анализа спектров возбуждения и испускания фотолюминесценции и измерения времени затухания флуоресценции выявлен перенос энергии от ионов Ce³⁺ к ионам Yb³⁺ как процесс совместного переноса энергии (CET) с эффективностью 71.2% и суммарной теоретической квантовой эффективностью 171.2%.

1. Te-Ju Lee, Li-Yang Luo, Eric Wei-Guang Diau, Teng-Ming Chen, Bing-Ming Cheng, Chien-Yueh Tung, Appl. Phys. Lett., 89, 131121 (2006).

2. T. Trupke, M. A. Green, P. Würfel, J. Appl. Phys., 92, 1668–1674 (2002).

3. Bryan M. van der Ende, Linda Aarts, Andries Meijerink, Phys. Chem. Chem. Phys., 11, 11081–11095 (2009).

4. O. M. ten Kate, M. de Jong, H. T. Hintzen, E. van der Kolk, J. Appl. Phys., 114, 084502 (2013).

5. D. L. Dexter, Phys. Rev., 108, 630–633 (1957).

6. J. L. Sommerdijk, A. Bril, A. W. de Jager, J. Lumin., 8, 341–343 (1974).

7. J. L. Sommerdijk, A. Bril, A.W. de Jager, J. Lumin., 9, 288–296 (1974).

8. W. W. Piper, J. A. DeLuca, F. S. Ham, J. Lumin., 8, 344–348 (1974).

9. R. T. Wegh, H. Donker, K. D. Oskam, A. Meijerink, Science, 283, 663–666 (1999).

10. Nobuhiro Kodama, Shinya Oishi, J. Appl. Phys., 98, 103515 (2005).

11. Nobuhiro Kodama, Yamato Watanabe, Appl. Phys. Lett., 84, 4141–4143 (2004).

12. R. T. Wegh, E. V. D. van Loef, A. Meijerink, J. Lumin., 90, 111–122 (2000).

13. Zhaogang Nie, Jiahua Zhang, Xia Zhang, Xinguang Ren, Guobin Zhang, Xiao-jun Wang, Opt. Lett., 32, 991–993 (2007).

14. G. Lakshminarayana, Hucheng Yang, Song Ye, Yin Liu, Jianrong Qiu, J. Mater. Res., 23, 3090–3095 (2008).

15. L. Li, Wei Xiantao, Chen Yonghu, Guo Changxin, Yin Min, J. Rare Earths, 30, 197–201 (2012).

16. Yumiko Katayama, SetsuhisaTanabe, J. Lumin., 134, 825–829 (2013).

17. T. M. Kozhan, V. V. Kuznetsova, P. P. Pershukevich, I. I. Sergeev, V. S. Khomenko, J. Appl. Spectrosc., 63, 849–854 (1996).

18. B. S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 90, 1189–1207 (2006).

19. Hao Zhang, Xue Yun Liu, Feng Yang Zhao, Li Hong Zhang, Yan Fan Zhang, Hai Guo, Opt. Mater., 34, 1034–1036 (2012).

20. Ye Li, Qiuling Yu, Lin Huang, Jing Wang, Qiang Su, Opt. Mater. Express, 4, 227–233 (2014).

21. Y. Ikeda, K. Masada, H. Kurokawa, H. Motomura, M. Jinno, K. Tachibana, J. Phys. D: Appl. Phys., 46, 065305 (2013).

22. Z. G. Nie, J. H. Zhang, X. Zhang, S. Z. Lu, X. G. Ren, G. B. Zhang, X. J. Wang, J. Solid State Chem., 180, 2933–2941 (2007).

23. Y. Z. Wang, D. C. Yu, H. H. Lin, S. Ye, M. Y. Peng, Q. Y. Zhang, J. Appl. Phys., 114, 203510 (2013).

24. Xiaobo Chen, Gregory J. Salamo, Guojian Yang, Yongliang Li, Xianlin Ding, Yan Gao, Quanlin Liu, Jinghua Guo, Opt. Express, 21, A829–A840 (2013).

25. R. T. Wegh, H. Donker, A. Meijerink, R. J. Lamminmäki, J. Hölsä, Phys. Rev. B, 56, 13841 (1997).

26. Z. Yang, J. H. Lin, M. Z. Su, Y. Tao, W. Wang, J. Alloys Compd., 308, 94–97 (2000).

27. Xianju Zhou, Guangchuan Wang, Kaining Zhou, Qingxu Li, Opt. Mater., 35, 600–603 (2013).

28. Zhaogang Nie, Ki-Soo Lim, Jiahua Zhang, Xiaojun Wang, J. Lumin., 129, 844–849 (2009).

29. Jiajia Zhou, Yu Teng, Xiaofeng Liu, Song Ye, Xiaoqiu Xu, Zhijun Ma, Jianrong Qiu, Opt. Express, 18, 21663–21668 (2010).

30. R. A. Talewar, C. P. Joshi, S. V. Moharil, Opt. Mater., 55, 44–48 (2016).

31. A. A. Pathak, R. A. Talewar, C. P. Joshi, S. V. Moharil, J. Lumin., 179, 350–354 (2016).

32. Praveen Kumar Shahi, Priyam Singh, Shyam Bahadur Rai, Amresh Bahadur, Inorg. Chem., 55, 1535–1541 (2016).

33. Lei Zhao, Lili Han, Yuhua Wang, Opt. Mater. Express, 4, 1456–1464 (2014).

34. Minghao Qu, Ruzhi Wang, Yan Chen, Ying Zhang, Kaiyu Li, Hui Yan, J. Lumin., 132, 1285–1289 (2012).

35. X. F. Liu, Y. Teng, Y. X. Zhuang, J. H. Xie, Y. H. Qiao, G. P. Dong, D. P. Chen, J. R. Qiu, Lett., 34, 3565–3567 (2009).

36. Y. Teng, J. Zhou, S. Ye, J. Qiu, J. Electrochem. Soc., 157, A1073–A1075 (2010).

37. X. Y. Huang, X. H. Ji, Q. Y. Zhang, J. Am. Ceram. Soc., 94, 833–837 (2011).

38. Theodore Alekel, Douglas A. Keszler, Acta Crystallogr. C, 48, 1382–1386 (1992).

39. R. D. Shannon, Acta Cryst. A, 32, 751–767 (1976).

40. Qiuhong Zhang, Jing Wang, Ruijin Yu, Mei Zhang, Qiang Su, Electrochem. Solid State Lett., 11, H335–H337 (2008).

41. P. Dorenbos, Phys. Rev. B, 65, 235110 (2002).

42. P. Dorenbos, J. Lumin., 91, 155–176 (2000)

43. Takunori Taira, William M. Tulloch, Robert L. Byer, Appl. Opt., 36, 1867–1874 (1997).

44. Jin Deng Chen, Hai Guo, Zheng Quan Li, Hao Zhang, Yi Xi Zhuang, Opt. Mater., 32, 998–1001 (2010).

45. Xinguo Zhang, Liya Zhou, Qi Pang, Jianxin Shi, Menglian Gong, J. Phys. Chem. C, 118, 7591–7598 (2014).

46. K. Annapoorani, P. Karthikeyan, Ch. Basavapoornima, K. Marimuthu, J. Non-Cryst. Solids, 476, 128–136 (2017)

47. Ting Sun, Ai-Hua Li, Chao Xu, Yu-Heng Xu, Rui Wang, Opt. & Laser Technol., 56, 322–325 (2014).

48. Bing Gao, Qiqi Yan, Yu Tong, Xianghua Zhang, Hongli Ma, Jean-luc Adam, Jing Ren, Guorong Chen, J. Lumin., 143, 181–184 (2013).

49. Woan-Jen Yang, Liyang Luo, Teng-Ming Chen, Niann-Shia Wang, Chem. Mater., 17, 3883–3888 (2005).

50. Zhang Hao, Chen Jindeng, Guo Hai, J. Rare Earths, 29, 822–825 (2011).

51. G. E. Malashkerich, M. V. Korzhik, M. G. Lifshitz, A. L. Blinov, M. A. Borik, JETP Lett., 47, 38–39 (1988).

52. G. E. Malashkerich, M. V. Korzhik, M. G. Lifshitz, V. B. Pavlenko, A. L. Blinov, M. A. Borik, J. Glass Phys. Chem., 15, 397–407 (1990).