Синтез и люминесцентные свойства допированного ионами Tb³⁺ люминофора Li₂CaSiO₄ для применения в оптических устройствах

Методом высокотемпературной твердофазной реакции получены люминофоры Li₂CaSiO₄, легированные Tb³⁺. Структурные исследования выполнены методом рентгеновской дифракции (XRD). Согласно рентгенограмме, образец является однофазным и кристаллизуется в кубической структуре. Для получения информации о морфологии приготовленных образцов использована сканирующая электронная микроскопия (СЭМ). СЭМ-изображения показали, что частицы кристаллизуются с неоднородной морфологией, размер частиц от 1 мкм до 100 нм. Проведен анализ фотолюминесценции (ФЛ) образцов люминофоров для различных концентраций легирующих ионов с переменным возбуждением. В спектре возбуждения ФЛ Li₂CaSiO₄, легированного ионами Tb³⁺, наблюдаются максимумы при 418 нм (⁵D₃→⁷F₅), 436 нм (⁵D₃→⁷F₄), 456 нм (⁵D₃→⁷F₃), 472 нм (⁵D₃→⁷F_2,1,0), 487 нм (⁵D₄→⁷F₆), 550 нм (⁵D₄→⁷F₅) и 590 нм (⁵D₄→⁷F₄), соответствующие переходам иона Tb³⁺ (λ_возб = 237 нм). Координаты цветности CIE (x,y) 1931 г. показали распределение, рассчитанное на основе спектров излучения ФЛ (0.19, 0.22), в голубовато-зеленой области для люминофора Li₂CaSiO₄:Tb³⁺ (0.01 мас. (г)). Синтезированный люминофор Li₂CaSiO₄ может быть использован для оптических устройств, главным образом для светодиодов, в качестве голубовато-зеленого компонента.

1. G. J. Talwar, C. P. Joshi, S. V. Moharil, S. M. Dhopte, P. L. Muthal, V. K. Kondawar, J. Alloys Compd., 509, 8742–8747 (2011).

2. L. Liu, P. You, G. Yin, X. Liao, Z. Huang, X. Chen, Y. Yao, J. Appl. Phys., 12, 1045–1051 (2012).

3. K. Mondal, P. Kumari, J. Manam, J. Appl. Phys., 16, 707–719 (2016).

4. Q. Shao, H. Lin, Y. Dong, J. Jiang, J. Lumin., 151, 165–169 (2014).

5. H. He, R. Fu, Y. Cao, X. Song, Z. Pan, X. Zhao, Q. Xiao, R. Li, J. Opt. Mater., 32, 632–636 (2010).

6. W. J. Park, Y. H. Song, D. H. Yoon, J. Mater. Sci. B, 173, 76–79 (2010).

7. M. Venkataravanappa, H. Nagabhushana, G. P. Darshan, B. Daruka Prasad, R. B. Basavaraj, G. R. Vijayakumar, J. Ultra Sonochem., 34, 803–820 (2017).

8. M. Takesue, H. Hayashi, R. L. Smith, Prog. Cryst. Growth Charact. Mater., 55, 98–124 (2009).

9. X. Qu, L. Cao, W. Liu, G. Su, C. Xu, P. Wang, J. Alloys Compd., 494, 196–198 (2010).

10. X. Y. Huang, Q. Y. Zhang, J. Appl. Phys., 105, 053521 (2009).

11. K. Y. Jung, J. H. Kim, Y. C. Kang, Lumin., 129, No. 6, 615–621 (2009).

12. X. Y. Hu, Z. H. Li, X. Xu, Y. X. Li, Rare Earths, 27, No. 1, 47–52 (2009).

13. M. P. Saradhi, U. V. Varadaraiu, Chem. Mater., 18, 5267–5272 (2006).

14. Y. Rao, X. Hu, T. Liu, X. Zhou, Y. Li, J. Rare Earths, 29, 27–33 (2011).

15. Q. Liu, Y. Liu, Y. Ding, Z. Peng, Q. Yu, X. Tian, G. Dong, J. Sol-Gel Sci. Technol., 7, 276–282 (2014).

16. Z. J. Wang, P. L. Li, T. Li, X. Zhang, Q. X. Li, Z. P. Yang, Q. L. Guo, Mater. Res. Bull., 48, 2393–2395 (2013).

17. M. B. Xie, Y. B. Li, R. L. Li, J. Lumin., 136, 303–306 (2013).

18. W. Di, X. Wang, B. Chen, H. Lai, X. Zhao, Opt. Mater., 27, 1386–1390 (2005).

19. K. Y. Jung, E. J. Kim, Y. C. Kang, J. Electrochem. Soc., 151, H69–H73 (2004).

20. S. Saha, P. S. Chowdhury, A. J. Patra, Phys. Chem. B, 109, 2699–2702 (2005).

21. P. C. Ricci, C. M. Carbonaro, R. Corpino, C. Cannas, M. Salis, J. Phys. Chem. C, 115, No. 33, 16630–16636 (2011).

22. T. Hirai, Y. Kondo, J. Phys. Chem. C, 111, 168–174 (2007).

23. Y. Bing, H. Huang, J. Alloys Compd., 429, 338–342 (2007).

24. B. Szpikowska-Sroka, N. Pawlik, T. Goryczka, W. A. Pisarski, Ceram. Int., 41, No. 9, 11670–11679 (2015).

25. Y. Q. Li, N. Hirosaki et al., J. Lumin., 130, 1147–1153 (2010).

26. T. S. Chan, C. C. Lin, R. S. Liu, J. Electrochem. Soc., 156, No. 7, 189–191 (2009).

27. P. Molina, M. Prokic, J. Rad. Measur., 45, 78–82 (2010).

28. J. Sun, Y. Sun, J. Lai, Z. Xia, H. Du, J. Lumin., 132, 3048–3052 (2012).

29. G. E. Malashkevich, G. I. Semkova, A. P. Stupak, A. V. Sukhodolov, Phys. Solid State, 46, No. 8, 1425–1431 (2004).