Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов щелочно-земельного тиогаллата CaGa₂S₄:Tm,Yb при комнатной температуре

Изучены спектры фотолюминесценции (ФЛ) и спектры возбуждения ФЛ (ВФЛ) микрокристаллических порошков тиогаллатов CaGa₂S₄:5%Tm,5%Yb и CaGa₂S₄:5%Tm при комнатной температуре. Спектры ВФЛ измерены в диапазоне 240—850 нм, спектры ФЛ — в диапазоне 400—2100 нм при возбуждении в УФ и фиолетово-голубой областях. В качестве образца для сравнения свойств использован микрокристаллический порошок оксихлорида гадолиния GdOCl:Tm5%, в котором ионы тулия находятся в трехвалентном состоянии (Tm³⁺). Установлено, что в тиогалатах ионы тулия присутствуют и в двух-, и в трехвалентном состояниях (Tm²⁺ и Tm³⁺), при этом поглощение энергии возбуждения в кристалле CaGa₂S₄:5%Tm обеспечивается в основном за счет перехода 4f–5d иона Tm²⁺, а в соединении CaGa₂S₄:5%Tm,5%Yb — дополнительно за счет образования состояний с переносом заряда от атомов лиганда CaGa₂S₄ к ионам Yb³⁺. Показано, что в кристаллах CaGa₂S₄:5%Tm, соактивированных ионами Yb³⁺, эффективность ФЛ многократно возрастает по сравнению с несоактивированными кристаллами, а диапазон эффективного возбуждения расширяется до 530 нм.

1. K. Eremeev. Broadband Emitting Materials Doped with Thulium and Holmium Ions for Solid-State Lasers at 2 μm and Beyond, Materials Science[cond-mat.mtrl-sci], Normandie Université, English (2024)

2. P. Loiko, J. L. Doualan, L. Guillemot, R. Moncorgé, F. Starecki, A. Benayad, E. Dunina, A. Kornienko, L. Fomicheva, A. Braud, P. Camy. J. Lumin., 225 (2020) 117279, doi: 10.1016/j.jlumin.2020.117279

3. R. Soulard, J. L. Doualan, A. Braud, M. Sahli, A. Benayad, G. Brasse, A. Hideur, A. Tyazhev, R. Moncorgé, P. Camy. Opt. Mater., 72 (2017) 578—582

4. P. A. Loiko, J. M. Serres, X. Mateos, M. P. Demesh, A. S. Yasukevich, K. V. Yumashev, V. Petrov, U. Griebner, M. Aguiló, F. Díaz. Opt. Mater., 51 (2016) 223—231

5. T. Peng, R. Pu, B. Wang, Z. Zhu, K. Liu, F. Wang, W. Wei, H. Liu, Q. Zhan. Biosensors, 11, N 5 (2021), doi: 10.3390/bios11050148

6. V. M. Igba, M. A. Garcia Lobato, C. E. Rodriguez Garcia, A. Garza Santibáñez, J. Oliva Uc, E. Hernández-Hernández, E. Viesca-Villanueva. ISSN 1392-1320 Materials Science (Medžiagotyra), 30, N 2 (2024)

7. P. Solarz, J. Komar, M. Głowacki, M. Berkowski, W. Ryba-Romanowski. RSC Adv., 7, N 34 (2017) 21085—21092, doi.org/10.1039/C7RA01282A

8. Q. Zhang, Z. Liao, L. Qiu, X. Wei, Y. Chen, M. Yin. Dalton Transact., 53, N 34 (2024) 14289—14299, https: doi.org/10.1039/D4DT01480D

9. R. Panda, M. Behera, M. Hegde, R. A. Kumar, G. Venugopal, P. Woźny, K. Soler-Carracedo, M. Runowski. J. Mater. Chem. C, 13 (2025) 8776—8791, doi:10.1039/D4TC05342G

10. I. V. Baklanova, V. N. Krasil’nikov, А. P. Tyutyunnik, Ya. V. Baklanova. J. Lumin., 281 (2025) 121189

11. V. Gaire, M. Y. Do, Y. Pei, A. Semenova, C. V. Parker. Phys. Rev. B, 108 (2023) 214101, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.214101

12. M. R. N. Soares, M. Ferro, F. M. Costa, T. Monteiro. Nanoscale, 7 (2015) 19958—19969

13. D. Huang, T. Xiao, B. Fu, Sh. Xu, Y. Huang, W. Deng, Zh. Zhou. Crystals, 13, N 3 (2023), https://doi.org/10.3390/cryst13030460

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

15. A. N. Georgobiani, B. G. Tagiev, O. B. Tagiev, R. B. Jabbarov, N. N. Musaeva, U. F. Kasumov. Jpn. J. Appl. Phys., 39 (2000) 434—439, https://doi:10.7567/JJAPS.39S1.434

16. C. Chartier, R. Jabbarov, M. Jouanne, Jean-Francois Morhange, P. Benalloul, C. Barthou, Jean-Marc Frigerio, B. Tagiev, E. Gambarov. J. Phys.: Cond. Matter., 14 (2002) 13693—13703, https://doi:10.1088/0953-8984/14/49/324

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

18. 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. Tagiyev. J. Lumin., 181 (2017) 121—127

19. Le Thi Thuy My, My Hanh Nguyen Thi, Hoang Thinh Nhan. J. Electron. Eng. Comp. Science, 32, N 1 (2023) 90—97, https://doi:10.11591/ijeecs.v32pp90-97

20. M. C. Nostrand, R. H. Page, S. A. Payne, W. F. Krupke, P. G. Shunemann. Opt. Lett., 24, N 17 (1999) 1215—1217, https://doi.org/10.1364/OL.24.001215

21. 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, 120818 (2024), doi: 10.1016/j.jlumin.2024.120818

22. П. П. Першукевич, О. Б. Тагиев, Э. Г. Асадов, Т. Ш. Ибрагимова, Ф. А. Казимова, М. В. Бельков, Е. В. Луценко, А. В. Мудрый, В. Н. Павловский, Г. П. Яблонский. Журн. прикл. спектр., 92, № 2 (2025) 178—186

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

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

25. Y. H. Kim, Un-Ch. Paek, W.-T. Han. Opt. Soc. Am., Opt. Express, 2673, N 21 (2003) 3065

26. J. Grimm, K. W. Krämer, H. U. Güdel. J. Lumin., 126, N 2 (2007) 590—596

27. M. Karbowiak, R. Lisiecki, P. Solarz, J. Komar, W. Ryba-Romanowski. J. Alloys and Compd., 74 (2018) 1165—1171

28. M. P. Plokker, S. Vlaar, A. H. J. Bakx, Erik van der Kolk, P. Dorenbos, H. T. Hintzen. J. Phys. Chem. C, 127 (2023) 19017—19026

29. C. Schornig, M. Stef, G. Buse, M. Poienar, Ph. Veber, D. Vizman. Materials, 17, N 20 (2024) 4965, https://doi.org/10.3390/ma17204965

30. E. Radzhabov, R. Shendrik, V. Pankratov. J. Lumin., 252 (2022) 119271, https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119271

31. Т. М. Кожан, В. В. Кузнецова, П. П. Першукевич, И. И. Сергеев, В. С. Хоменко, В. А. Чернявский. Журн. прикл. спектр., 71, № 6 (2004) 759—765

32. Y. Li, Y. Li, R. Wang, Y. Xu, W. Zheng. New. J. Chem., 41 (2017) 7116—7122, https://doi.org/10.1039/c7nj01358b