Симченко С

Симченко С.В., Немлий О.

Бердянский государственный педагогический университет

Люминесценция в видимой области оксидных соединений щёлочноземельных металлов

Известно, что оксиды щёлочноземельных металлов легированные элементами VII группы проявляют яркую фотолюминесценцию в видимой области спектра [1]. Свечение таких люминофоров видно невооруженным глазом при комнатной температуре при возбуждении ксеноновой лампой или лазерными источниками в ультрафиолетовом диапазоне, что представляет практический интерес.

Соединения редкоземельных элементов и их оксидов привлекают внимание исследователей в связи с их широким практическим использованием. В частности, соединения на основе оксидов калия, кальция и бария активированные марганцем находят применение в качестве модельных люминофоров излучающих в видимой области [2]. Люминофоры на основе оксидов редкоземельных металлов, активированные европием широко применяются в технике цветного телевидения и электронно-лучевых приборах различного назначения, для изготовления люминесцентных ламп, газоразрядных индикаторов и др. [4].

В данной работе исследуются люминесцентные свойства в видимой области спектра люминофоров на основе оксидов кальция, бария и магния ((CaO)_x(P₂O₅)_y, (BaO)_x(P₂O₅)_y, (MgO)_x(P₂O₅)_y) с аморфной кислотной стеклообразующей основой из оксида фосфора (P₂O₅).

Образцы ((CaO)_x(P₂O₅)_y, (BaO)_x(P₂O₅)_y и (MgO)_x(P₂O₅)_y получали методом вакуумной плавки с добавлением марганца. Для получения лучшей однородности в процессе плавки расплав перемешивался, марганец добавлялся несколькими порциями. Образцы представляли собой отшлифованные прямоугольные слитки размерами 50х15х15мм.

Для возбуждения люминесценции использовался азотный лазер ЛГН-10 с длиной волны 337 нМ. Спектры фотолюминесценции снимались на модернизированном спектральном комплексе КСВУ-12 в автоматическом режиме при комнатной температуре 20^оС, постоянном напряжении и коэффициенте усиления сигнала с ФЭУ. Сигнал фототока с ФЭУ усиливался инструментальным усилителем оригинальной конструкции [3] и регистрировался быстродействующим АЦП с одновременным отображением на экране компьютера в режиме реального времени и записью в файл данных на жёсткий диск.

На рис. 1 показаны спектры фотолюминесценции исследуемых образцов активированных марганцем (а-б-в) с содержаниям марганца 1-10% и зависимость интенсивности свечения от количества активирующей примеси (г.).

$C:\Documents and Settings\SSTehnology\Рабочий стол\Готово для тезисов.bmp$

Рис 1 Спектры фотолюминесценции оксидных стёкол на основе: (BaO)_x(P₂O₅)_y(а), (K₂O)_x(P₂O₅)_y(б), (CaO)_x(P₂O₅)_y(г) легированных марганцем (1 -10%) и зависимость интенсивности свечения от концентрации легирующей примеси (1- (BaO)_x(P₂O₅)_y, 2- (K₂O)_x(P₂O₅)_y, 3- (CaO)_x(P₂O₅)_y).

Как видно из графиков для всех образцов наблюдается интенсивная узкая полоса, основной максимум которой лежит в видимой области спектра и расположен на длине волны ~672нм.

Установлен рост интенсивности люминесценции с увеличением концентрации легирующей примеси (рис 1-г). Положение основной полосы излучения практически не меняется для всех исследуемых образцов, что свидетельствует о ее внутрицентровом и резонансном характере.

Также на данных образцах установлено, что легирование марганцем приводит к снижению удельного сопротивления образца.

Спектральные максимумы достаточно узкие, что, по-видимому, указывает на элементарность излучающих центров. Это означает, что за данную полосу ответственны центры свечения одного типа. Можно предположить, что основная полоса излучения в соответствии с [5] обусловлена излучением парными и тройными ассоциатами ионов Mn²⁺.

Сравнительный анализ положения спектральных максимумов и интенсивности свечения показал, что добавка примеси марганца не существенно влияет на длину волны излучения, интенсивность свечения изменяется пропорционально процентному содержанию марганца в образце.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гайдук М.И., Золин В.Ф., Гайгерова Л.С. Спектры люминесценции европия. М.: Наука, 1974. 195 с.

2. Dorendos P. Systematic behavior in trivalent lanthanide charge transfer Energies // J. Phys.-Condens. Mat. 2003. Vol. 15, N 49. P. 6417–6434.

3. В.В. Стыров, С.В. Симченко. // Письма в ЖТФ. 2013. том 39. вып. 13. С. 85-94.

4. Коровин Ю.Ф., Малова А.М., Нахшунов В.Ю. Способ получения оксисульфидного люминофора красного цвета свечения: патент РФ. № 2049106 РФ, МПК C 09 K 11/84; заявл. 29.05.1991; опубл. 27.11.1995, Бюл. № 16.

5. D.Thong, W.Heimbrodt, D.Hommeland, O.Goede. // Phys. Stat. sol. (a). 1984. V.81. №2. P. 695-700.