Синтез и фотолюминесцентные свойства активированного ионами Eu³⁺ люминофора Ca₃Al₂O₆

Исследованы фотолюминесцентные свойства синтезированного люминофора алюмината кальция (Ca₃Al₂O₆), активированного ионами Eu³⁺. Образцы приготовлены с помощью наиболее подходящего для крупномасштабного производства метода твердотельной реакции с различными концентрациями ионов Eu³⁺ и охарактеризованы с помощью рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), фотолюминесценции (ФЛ) и координат цветности CIE. С помощью XRD показано, что образец является монофазным и кристаллизуется в кубической структуре. Размер кристаллитов ≈82 нм. SEM-изображения при низком разрешении показали образование микростержней, при высоком разрешении — кубическую морфологию. Образование люминофора Ca₃Al₂O₆:Eu³⁺ подтверждено исследованиями FTIR. Спектры возбуждения ФЛ имеют максимумы при 271 и 396 нм, а излучение ФЛ наблюдалось в диапазоне 500–750 нм для люминофора Ca₃Al₂O₆, легированного ионами Eu³⁺, с максимумами при 595, 616, 621 и 651 нм с высокой интенсивностью. Люминофор может выступать в качестве единственного источника для красно-оранжевого светового излучения в устройствах отображения. 

1. G. B. Nair, H. C. Swart, S. J. Dhoble, Prog. Mater. Sci., 109, 10062–10063 (2020).

2. B. A. Aswathy, P. Prabhakar Rao, V. G. Suchithra, Mater. Lett., 229, 182–184 (2018).

3. Y. Guo, B. K. Moon, B. C. Choi, J. H. Jeong, J. H. Kim, Mater. Res. Bull., 88, 166–173 (2017).

4. Y. Zhang, W. Gong, G. Ning, New J. Chem., 40, 10136–10143 (2016).

5. Y. Fang, F. Liu, J. Hou, Y. Zhang, X. Zheng, N. Zhang, G. Zhao, M. Liao, G. Dai, M. Long, Y. Liu, J. Lumin., 177, 280–285 (2016).

6. K. Binnemans, Coord. Chem. Rev., 295, 1–45 (2015).

7. A. George, S. Gopi, E. Sreeja, T. Krishnapriya, A. C. Saritha, C. Joseph, N. V. Unnikrishnan, P. R. Biju, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 31, 423–434 (2020).

8. Z. Sun, M. Wang, Z. Yang, Z. Jiang, K. Liu, Z. Ye, J. Alloys Compd., 658, 453–458 (2016).

9. R. Cao, T. Fu, D. Peng, C. Cao, W. Ruan, X. Yu, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 169, 192–196 (2016).

10. A. K. Verma, A. Verma, G. V. Bramhe, J. Alloys Compd., 774, 1168–1180 (2019).

11. J. J. Kingsley, K. Suresh, K. C. Patil, J. Mater. Sci., 25, 1305–1312 (1990).

12. L. Chen, C. C. Lin, C. W. Yeh, R. S. Liu, Materials, 3, 2172–2195 (2010).

13. V. B. Pawadea, H. C. Swartz, S. J. Dhoble, Renew. Sustain. Energy Rev., 52, 596–612 (2015).

14. M. Peng, G. Hong, J. Lumin., 127, 735–740 (2007).

15. T. Justel, H. Nikol, C. Ronda, Angew. Chem. Int. Ed., 37, 3084–3103 (1998).

16. K. Ravindranadh, M. C. Rao, R. V. S. S. N. Ravikumar, J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 26, 6667–6675 (2015).

17. R. Koutavarapu, M. R. Tamtam, M. C. Rao, J. Shim, J. Environ. Sci., 102, 326–340 (2021).

18. R. Koutavarapu, M. R. Tamtam, S. G. Lee, M. C. Rao, D. Y. Lee, J. Shim, J. Environ. Chem. Eng., 9, No. 5, 105893 (2021).

19. H. F. W. Taylor, Cement Chemistry, Academic Press, London (1990).

20. F. B. Dejene, D. B. Bem, H. C. Swart, J. Rare Earths, 28, 272–276 (2010).

21. D. Jia, X. J. Wang, W. M. Yen, Chem. Phys. Lett., 363, 241–244 (2002).

22. B. Zhang, X. Xu, Q. Li, Y. Wu, J. Qiu, X. Yu, J. Solid State Chem., 217, 136–141 (2014).

23. Z. Liu, L. Zhao, W. Chen, S. Xin, X. Fan, W. Bian, X. Yu, J. Qiu, X. Xu, J. Am. Ceram. Soc., 101, 3480–3488 (2018).

24. R. K. Gartia, M. N. Singh, L. P. Chanu, T. B. Singh, J. Lumin., 219, 116867 (2020).

25. Q. He, R. Fu, X. Song, H. Zhu, X. Su, C. You, J. Alloys Compd., 810, 151960 (2019).

26. G. E. Malashkevich, A. G. Makhanek, A. V. Semchenko, V. E. Gaishun, I. M. Mel’nichenko, E. N. Poddenezhnyi, Phys. Solid State, 41, 202–207 (1999).

27. G. E. Malashkevich, V. N. Sigaev, G. I. Semkova, B. Champagnon, Phys. Solid State, 46, 552–556 (2004).

28. K. Madhukumar, K. Rajendra Babu, K. C. Ajith Prasad, J. James, T. S. Elias, V. Padmanabhan, C. M. K. Nair, Bull. Mater. Sci., 29, 119–122 (2006).

29. C. Chang, J. Xu, L. Jiang, D. Mao, W. Ying, Mater. Chem. Phys., 98, 509–513 (2006).