Оптимизация процесса синтеза и фотолюминесценция легированного ионами Eu³⁺ люминофора NaSr₄(BO₃)₃

Серия оранжево-красных люминофоров, легированных ионами Eu³⁺, синтезирована посредством высокотемпературной твердофазной реакции с использованием NaSr₄(BO₃)₃ в качестве основы в атмосфере воздуха. Исследовано влияние температуры прокалки и содержания борной кислоты и Eu³⁺ на фотолюминесцентные свойства синтезированных люминофоров. Добавление борной кислоты сверх стехиометрического соотношения значительно улучшило чистоту основы и сократило время синтеза люминофоров. Кристаллические фазы и флуоресцентные свойства NaSr_4–x(BO₃)₃:xEu³⁺ охарактеризованы с помощью рентгеновской порошковой дифракции и флуоресцентного анализа. Интенсивность люминесценции люминофора максимальная при температуре прокалки 880℃ в течение 3 ч, что является оптимальным условием для формирования однофазной основы NaSr₄(BO₃)₃. Все полученные люминофоры NaSr₄(BO₃)₃ имеют кубическую кристаллическую структуру. Максимальная длина волны возбуждения 392 нм. Основные пики излучения наблюдаются при 591 нм (оранжевый свет) и 615 нм (красный свет), что соответствует переходам ⁵D₀→⁷F₁ и ⁵D₀→⁷F₂ ионов Eu³⁺. Люминофор NaSr_3.92(BO₃)₃:0.04Eu³⁺ характеризуется максимальной интенсивностью основных пиков излучения и особенно красного излучения. Соотношение интенсивностей пиков излучения красного и оранжевого цветов (R/O) может меняться в зависимости от содержания Eu³⁺, что позволяет расширить и упростить стратегии повышения чистоты красного излучения. Это создает основу для разработки ярких люминофоров красного свечения для светодиодов, возбуждаемых ближним ультрафиолетовым светом. 

1. L. H. Gao, G. F. Wang, H. L. Zhu, W. J. Wei, G. F. Ou, Mater. Res. Bull., 70, 876–880 (2015).

2. J. V. Kavya, G. Jyothi, V. Lalan, K. G. Gopchandran, Chem. Phys. Impact, 8, 100576 (2024).

3. N. G. Kononova, V. S. Shevchenko, A. E. Kokh, A. K. Bolatov, B. M. Uralbekov, M. M. Burkitbayev, Kh. A. Abdullin, Cryst. Res. Technol., 52, 1700024 (2017).

4. M. S. Tarasenko, R. E. Nikolaev, A. M. Yakovleva, V. A. Trifonov, A. S. Sukhikh, N. G. Naumov, J. Struct. Chem., 64, 1715–1723 (2023).

5. A. Lupei, G. Aka, E. Antic-Fidancev, B. Viana, D. Vivien, P. Schehoug, J. Phys. Cond. Mat., 14, 1107–1117 (2002).

6. K. A. Denault, Z. Y. Cheng, J. Brgoch, S. P. DenBaars, R. Seshadri, J. Mater. Chem. C, 1, 7339–7345 (2013).

7. S. K. Omanwar, R. P. Sonekar, N. S. Bajaj, Borate Phosphors, CRC Press, 1st Ed. (2022).

8. Y. H. Wang, Y. J. Chen, X. J. Geng, Y. Yang, Z. Q. Li, X. Y. Zuo, J. Chem. Sci., 136, 16 (2024).

9. U. H. Kaynar, H. Aydin, A. S. Altowyan, J. Hakami, M. B. Coban, M. Ayvacikli, E. Ekdal Karali, A. Canimoglu, N. Can, Adv. Powder Technol., 35, 104695 (2024).

10. G. E. Malashkevich, V. N. Sigaev, N. V. Golubev, E. Kh. Mamadzhanova, A. V. Danil’chik, V. Z. Zubelevich, E. V. Lutsenko, JETP Lett., 92, 497–501 (2010).

11. L. L. Sun, H. Guo, J. Liang, B. Li, X. Y. Huang, J. Lumin., 202, 403–408 (2018).

12. R. Z. Li, H. H. Li, C. K. Chang, J. Lumin., 243, 118659 (2022).

13. Z. Khan, N. B. Ingale, S. K. Omanwar, Optik, 127, 6062–6065 (2016).

14. İ. Pekgözlü, J. Appl. Spectrosc., 86, 508–511 (2019).

15. X. M. Ding, H. B. Liang, D. J. Hou, S. C. Jia, Q. Su, S. S. Sun, Y. Tao, J. Phys. D: Appl. Phys., 45, 365301 (2012).

16. N. S. Bajaj, S. K. Omanwar, J. Lumin., 148, 169–173 (2014).

17. Y. L. Zhang, C. Y. Li, R. Pang, L. L. Shi, S. Zhang, J. Q. Hao, L. H. Jiang, Q. Su, J. Rare Earth., 27, 320–322 (2009).

18. C. F. Guo, X. Ding, H. J. Seo, Z. Y. Ren, J. T. Bai, Opt. Laser Technol., 43, 1351–1354 (2011).

19. X. M. Zhang, X. B. Qiao, H. J. Seo, Curr. Appl. Phys., 11, 442–446 (2011).

20. R. Wang, J. Xu, C. Chen, Chin. J. Lumin., 32, 983–987 (2011).

21. L. Wu, X. L. Chen, H. Li, M. He, Y. P. Xu, X. Z. Li, Inorg. Chem., 44, 6409–6414 (2005).

22. X. M. Zhang, H. J. Seo, Physica, B, 407, 77–79 (2011).

23. P. Pradhan, S. Vaidyananthan, Dalton T, 54, 6060–6080 (2025).

24. Z. F. Wei, X. L. Chen, F. M. Wang, W. C. Li, M. He, Y. Zhang, J. Alloy. Compd., 327, 10–13 (2001).

25. B. R. Judd, Phys. Rev., 127, 750 (1962).

26. G. Blasse, Philips Res. Rep., 24, 131–141 (1969).

27. Z. H. Leng, L. L. Li, Y. Liu, N. N. Zhang, S. C. Gan, J. Lumin., 173, 171–176 (2016).

28. Y. Liu, G. X. Liu, J. X. Wang, X. T. Dong, W. S. Yu, Inorg. Chem., 53, 11457 (2014).

29. L. G. Van Uitert, J. Electrochem. Soc., 114, 1048–1053 (1967).

30. Y. J. Chen, X. Y. Zuo, L. J. Xiao, X. J. Geng, Y. Yang, Z. Q. Zhang, S. Qiu, Shen, S. Cao, J. Chin. Ceram Soc., 47, 494–500 (2019).