Кинетика фотолюминесценции кристаллов щелочноземельного тиогаллата CaGa2S4:Nd,Yb при комнатной температуре

Исследованы спектры фотолюминесценции (ФЛ), спектры возбуждения ФЛ (СВФЛ) и кинетика ФЛ микропорошков соединений CaGa₂S₄:3%Nd,5%Yb и CaGa₂S₄:3%Nd при комнатной температуре в широком диапазоне уровней непрерывного и импульсного оптического возбуждения. В спектрах ФЛ и СВФЛ идентифицированы полосы переходов ионов Nd³⁺ в интервале длин волн 300— 1500 нм. Установлено, что вследствие легирования кристаллов CaGa₂S₄:3%Nd ионами иттербия в СВФЛ появляется интенсивная фиолетово-зеленая полоса с максимумом около 488 нм. При возбуждении в пределах этой полосы интенсивности ФЛ инфракрасных полос неодима возрастают на два порядка, а вне этой полосы — на один порядок по сравнению с аналогичными интенсивностями ФЛ нелегированного кристалла. Наблюдается экспоненциальное затухание ФЛ при возбуждении в полосы поглощения Nd и ее разгорание с последующим экспоненциальным затуханием при возбуждении в широкую полосу, возникающую при легировании CaGa₂S₄:Nd иттербием. Основные закономерности кинетики затухания ФЛ в соединении CaGa₂S₄:3%Nd,5%Yb интерпретируются в рамках безызлучательного переноса энергии с применением математической модели.

1. A. N. Georgobiani, B. G. Tagiev, O. B. Tagiev, R. B. Jabbarov, N. N. Musaeva, U. F. Kasumov. Jpn. J. Appl. Phys., 39, S1 (2000) 434—439

2. C. Chartier, R. Jabbarov, M. Jouanne, Jean-Francois Morhange, P. Benalloul, C. Barthou, JeanMarc Frigerio, B. Tagiev, E. Gambarov. J. Phys.: Cond. Matter., 14 (2002) 13693—13703

3. Sole, L.E. Bausa, D. J. Garcıa Jacque. An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids. Chichester, Wiley (2005) 181—191, 199—210

4. A. Bessiere, P. Dorenbos, C. W. E. Van Eijk, E. Yamagishi, C. Hidaka, T. Takizawa. J. Electrochem. Soc., 151, N 12 (2004) H254—H260

5. P. Benalloul, C. Barthou, C. Foussier, A. N. Georgobiani, L. S. Lepnev, Y. N. Emirov, A. N. Gruzintsev, A. N. Tagiev, B. G. Tagiev, O. B. Jabbarov. J. Electrochem. Soc., 150, N 1 (2003) G62—G65

6. M. S. Leanenia, E. V. Lutsenko, M. V. Rzheutski, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii, T. G. Naghiyev, B. G. Tagiev, S. A. Abushev, O. B. Tagiev. J. Lumin., 181 (2017) 121—127

7. Le Thi Thuy My, My Hanh Nguyen Thi, Hoang Thinh Nhan. Indones. J. Electr. Eng. Comp. Sci., 32, N 1 (2023) 90—97

8. Y. Huang, S. Sun, F. Yuan, L. Zhang, Z. Lin. J. Alloy. Compd., 695 (2017) 215—220

9. J. C. Boyer, F. Vetrone, J. A. Capobianco, A. Speghini, M. Bettinelli. Chem. Phys. Lett., 390, N 4-6 (2004) 403—407

10. P. P. Pershukevich, O. B. Tagiev, T. Sh. Ibragimova, F. A. Kazimova, M. V. Belkov, A. A. Tabolich, E. V. Lutsenko, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii. J. Lumin., 275 (2024) 120818, doi: 10.1016/j.jlumin.2024.120818

11. G. H. Dieke, H. M. Grosswhite. Appl. Opt., 2, N 7 (1963) 675—686

12. Н. В. Кулешов, А. С. Ясюкевич. Активные среды твердотельных лазеров: учебно-методическое пособие по дисциплинам “Твердотельные лазерные системы” и “Теория и расчет лазеров”, Минск, БНТУ (2010)

13. Е. Nakazawa. Chem. Phys. Lett., 56 (1978) 161—163

14. L.van Pieterson, M. Heeroma, E. de Heer, A. Meijerink. J. Lumin., 91, N 3-4 (2000) 177—193

15. N. Guerassimova, C. Dujardin, N. Garnier, C. Pedrini, A. G. Petrosyan, I. A. Kamenskikh, V. V. Mikhailin, I. N. Shpinkov, D. A. Spassky, K. L. Ovanesyan, G. O. Shirinyan, R. Chipaux, M. Cribier, J. Mallet, J. P. Meyer. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A, 486 (2002) 278—282

16. D. N. Krasikov, A. V. Scherbinin, A. N. Vasil’ev, I. A. Kamenskikh, V. V. Mikhailin. J. Lumin., 128, N 11 (2008) 1748—1752

17. G. Boulon. J. Alloy. Compd., 451, N 1 (2008) 1—11

18. M. Ferhi, K. Horchani-Naifer, S. Hraiech, M. Ferid, Y. Guyot, G. Boulon. Rad. Measur., 46, N 10 (2011) 1033—1037

19. В. Л. Ермолаев, E. Б. Свешникова, E. H. Бодунов. Успехи физ. наук, 166, № 3 (1996) 279—302

20. V. Naresh, Nohyun Lee. Ceramics Int., Part B, 45, N 17 (2019) 22649—22659

21. А. С. Кулагина, А. И. Хребтов, Р. Р. Резник, Е. В. Убыйвовк, А. П. Литвин, И. Д. Скурлов, Г. Э. Цырлин, Е. Н. Бодунов, В. В. Данилов. Опт. и спектр., 128, № 1 (2020) 122—127

22. Е. Н. Бодунов. Опт. и спектр., 129, № 2 (2021) 167—173

23. Th. Förster. Ann. Phis, 2, N 1 (1948) 55–75

24. X. Qin, J. Wang, Q. Yuan. Front. Chem., 8 (2020), https://doi.org/10.3389/fchem.2020.608578