ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ GdF₃:Pr:Yb и YF₃:Pr:Yb, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ РАСПЛАВА

Исследованы спектрально-люминесцентные характеристики твердых растворов GdF₃:Pr:Yb и YF₃:Pr:Yb, синтезированных методом кристаллизации из расплава. Изучена сенсибилизированная люминесценция ионов Yb³⁺ в области переходов ²F_5/2 → ²F_7/2 при λ_возб = 445 нм. Коэффициент передачи энергии от ионов Pr³⁺ к Yb³⁺ <80 % для соотношений концентраций Pr/Yb 0.5/10.0 и 1.0/10.0 для GdF₃, а также 0.5/10.0 для YF₃. Высокая эффективность безызлучательной передачи энергии не приводит к высоким значениям абсолютного квантового выхода люминесценции ионов Pr³⁺ и Yb³⁺ в области максимальной фоточувствительности кристаллического кремния. Квантовый выход не превышает 1 % для собственной люминесценции Yb³⁺ и 4 % для общей люминесценции в диапазоне 800—1050 нм (для соотношения концентраций Pr/Yb 0.5/1.0 в матрице GdF₃). Низкий квантовый выход является следствием сложной картины обмена энергией между ионами Yb³⁺ и Pr³⁺, на которую в значительной степени влияет близость по энергии состояний ¹G₄ иона Pr³⁺ и ²F_5/2 иона Yb³⁺ в этих матрицах, что обусловливает дополнительный канал безызлучательного распада возбужденного состояния ионов Yb³⁺, а также кросс-релаксация между переходами ³P₀ → ¹G₄ иона Pr³⁺ и ²F_5/2 → ²F_7/2 иона Yb³⁺, которая ведет к увеличению времени жизни состояния ³P₀ иона Pr³⁺.

1. M. A. Green, S. P. Bremner. Nat. Mater., 16 (2017) 23—34

2. T. Trupke, M. A. Green, P. Wurfel. J. Appl. Phys., 92, N 3 (2002) 1668—1674

3. X. Huang, S. Han, W. Huang, X. Liu. Chem. Soc. Rev., 42 (2013) 173—201

4. X. Bian, Q. Shi, C. Cui, L. Wang, Y. Tian, B. Xu, Z. K. Mamytbekov, P. Huang. Mater. Res. Bull., 110 (2019) 102—106

5. Y. Tai, X. Li, B. Pan. J. Lumin., 195 (2018) 102—108

6. A. D. Sontakke, J. Ueda, Y. Katayama, P. Dorenbos, S. Tanabe. Appl. Phys. Lett., 106 (2015) 131906

7. P. Vergeer, T. J. H. Vlugt, M. H. F. Kox, M. I. den Hertog, J. P. van der Eerden, A. Meijerink. Phys. Rev. B, 71 (2005) 014119

8. Q. Y. Zhang, G. F. Yang, Z. H. Jiang. Appl. Phys. Lett., 91, N 5 (2007) 051903

9. L. Aarts, B. M. van der Ende, A. Meijerink. J. Appl. Phys., 106 (2009) 023522

10. J. J. Eilers, D. Biner, J. T. van Wijngaarden, K. Krämer, H.-U. Güdel, A. Meijerink. Appl. Phys. Lett., 96 (2010) 151106

11. G. Lakshminarayana, H. Yang, S. Ye, Y. Liu, J. J. Qiu. Mater. Res., 23, N 11 (2008) 3090—3095

12. B. M. van der Ende, L. Aarts, A. Meijerink. Adv. Mat., 21, N 30 (2009) 3073—3077

13. L. Aarts, B. van der Ende, M. Reid, A. Meijerink. Spectrosc. Lett., 43 (2010) 373—381

14. G. H. Dieke, H. M. Crosswhite. Appl. Opt., 2 (1963) 675—686

15. D. S. Yasyrkina, S. V. Kuznetsov, A. V. Ryabova, D. V. Pominova, V. V. Voronov, R. P. Ermakov, P. P. Fedorov. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 4, N 5 (2013) 648—656

16. B. P. Sobolev, P. P. Fedorov, D. B. Steynberg, B. V. Sinitsyn, G. S. Shakhkalanian. J. Solid State Chem., 17, N 1/2 (1976) 191—199

17. Б. Я. Свешников, В. В. Широков. Опт. и спектр., 12, N 5 (1962) 576—581

18. L. Guo, Y. Wang, W. Zeng, L. Zhao, L. Han. Phys. Chem. Chem. Phys., 15 (2013) 14295—14302

19. S. V. Kuznetsov, O. A. Morozov, V. G. Gorieva, M. N. Mayakova, M. A. Marisov, V. V. Voronov, P. P. Fedorov. J. Fluor. Chem., 211 (2018) 70—75