Особенности люминесценции многокомпонентных фторидов со структурой кубического пирохлора, легированных ионами европия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Высокотемпературным твердофазным синтезом получены керамические образцы многокомпонентных фторидов Na3CaMg3AlF14 и NaCaMg2F7 со структурой кубического пирохлора, легированных ионами европия. Сравнение рентгенограмм полученных соединений показало, что для фторида Na3CaMg3AlF14 получена новая полиморфная модификация со структурой кубического пирохлора, отличная от описанной в литературе фазы этого соединения с ромбоэдрической структурой. Добавление фторида NH4(HF2) перед последним отжигом обеспечивает восстановительные условия для стабилизации ионов европия исключительно в валентном состоянии 2+. Ионы Eu2+ в синтезированных фторидных матрицах испускают люминесценцию с пиком полосы около 395 нм, обусловленную межконфигурационными переходами 4f 65d–4f 7. В данных матрицах ионы Eu2+ образуют оптические центры преимущественно одного типа, что обеспечивает достаточно узкую ширину полосы 4f65d–4f 7-люминесценции (~30 нм). Ионы Eu2+ в синтезированных керамиках испускают также линейчатую люминесценцию с основной линией при ~362 нм, связанную с внутриконфигурационными переходами 4f 7–4f 7 из нижайшего возбужденного состояния 6P7/2 в основное состояние 8S7/2. Синтезированные керамики демонстрируют достаточно высокую температурную стабильность 4f 65d–4f7-люминесценции ионов Eu2+ с температурами термического тушения T1/2 = 504 и 543 K для Na3CaMg3AlF14:Eu2+ (1.0 ат. %) и NaCaMg2F7:Eu2+ (0.5 ат. %) соответственно. Это свойство может представлять интерес для практического применения указанных люминофоров. Дополнительный отжиг керамик в атмосфере аргона с добавлением NaHF2 вместо NH4(HF2) приводит к частичной конверсии ионов европия из двухвалентного состояния в трехвалентное. Как результат, в красной области спектра появляется серия узких линий люминесценции, обусловленных внутриконфигурационными переходами 4f 6–4f 6 (5D07FJ) в ионах Eu3+.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. М. Хайдуков

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: mbrekh@igic.ras.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 31

М. Н. Бреховских

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: mbrekh@igic.ras.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 31

Н. Ю. Кирикова

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

Email: mbrekh@igic.ras.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 53

В. А. Кондратюк

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

Email: mbrekh@igic.ras.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 53

В. Н. Махов

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

Email: mbrekh@igic.ras.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 53

Список литературы

  1. Fang M.-H., Leaño Jr.J.L., Liu R.-S. // ACS Energy Lett. 2018. V. 3. № 10. P. 2573. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b01408
  2. Hariyani S., Sójka M., Setlur A., Brgoch J. // Nat. Rev. Mater. 2023. V. 8. № 11. P. 759. https://doi.org/10.1038/s41578-023-00605-6
  3. Liao H., Zhao M., Molokeev M.S. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2018. V. 57. № 36. P. 11728. https://doi.org/10.1002/anie.201807087
  4. Liu R.S. // Chem. Mater. 2023. V. 35. № 16. P. 6179. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c01743
  5. Subramanian M.A., Aravamudan G., Subba Rao G.V. // Prog. Solid State Chem. 1983. V. 15. № 2. P. 55. https://doi.org/10.1016/0079-6786(83)90001-8
  6. Holliday K., Finkeldei S., Neumeier S. et al. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 433. № 1–3. P. 479. https://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2012.10.028
  7. Garcia M.A.P., Gupta S.K., Mao Y. // J. Mol. Struct. 2020. V. 1220. P. 128688. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.128688
  8. Gupta S.K., Nigam S., Zuniga J.P., Mao Y. // Mater. Today Chem. 2022. V. 24. P. 100931. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2022.100931
  9. Berwal U., Singh V., Sharma R. // J. Lumin. 2023. V. 257. P. 119687. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.119687
  10. Sidey V. // Z. Kristallogr. 2017. V. 232. № 10. P. 729. https://doi.org/10.1515/zkri-2017-2057
  11. Khaidukov N.M., Brekhovskikh M.N., Kirikova N.Yu. et al. // J. Lumin. 2024. V. 272. P. 120646. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2024.120646
  12. Mumme W.G., Gray I.E., Birch W.D. et al. // Am. Mineral. 2010. V. 95. № 5-6. P. 736.
  13. Oliveira E.A., Guedes I., Ayala A.P. et al. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. № 8. P. 2943. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.04.055
  14. Momma K., Izumi F. // J. Appl. Crystallogr. 2011. V. 44. № 6. P. 1272. https://doi.org/10.1107/S0021889811038970
  15. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. № 5. P. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  16. Ryan F.M., Lehmann W., Feldman D.W., Murphy J. // J. Electrochem. Soc. 1974. V. 121. № 11. P. 1475. https://doi.org/10.1149/1.2401714
  17. Henderson B., Imbusch G.F. Optical Spectroscopy of Inorganic Solids. Oxford: Clarendon Press, 1989.
  18. Adachi S. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2023. V. 12. № 1. P. 016002. https://doi.org/10.1149/2162-8777/acaeb9
  19. Meijerink A. // J. Lumin. 1993. V. 55. № 3. P. 125. https://doi.org/10.1016/0022-2313(93)90033-J
  20. Ellens A., Meijerink A., Blasse G. // J. Lumin. 1994. V. 59. № 5. P. 293. https://doi.org/10.1016/0022-2313(94)90056-6
  21. Wegh R.T., Meijerink A. // Phys. Rev. B. 1999. V. 60. № 15. P. 10820. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.10820
  22. Kirm M., Stryganyuk G., Vielhauer S. et al. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. № 7. P. 075111. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.075111
  23. Belsky A.N., Krupa J.C. // Displays. 1999. V. 19. № 4. P. 185. https://doi.org/10.1016/S0141-9382(98)00049-3
  24. Joos J.J., Seijo L., Barandiarán Z. // J. Phys. Chem. Lett. 2019 V. 10. № 7. P. 1581. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b00342

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Рентгенограммы синтезированных в настоящей работе фторидов Na3CaMg3AlF14 (a) и NaCaMg2F7 (б), звездочками отмечены отражения, принадлежащие примесной фазе; рентгенограмма кубического пирохлора NaCaMg2F7 (в), сгенерированная с помощью программы VESTA с использованием кристаллографических данных, приведенных в работе [13]. Рядом с пиками указаны индексы Миллера соответствующих плоскостей кристаллической решетки (hkl)

Скачать (155KB)
3. Рис. 2. Нормированные спектры ФЛ при возбуждении на длине волны 330 нм и спектры ВФЛ, регистрируемой на длине волны 420 нм, полученные при комнатной температуре для керамик Na3CaMg3AlF14:Eu2+ (1.0 ат. %) и NaCaMg2F7:Eu2+ (0.5 ат. %).

Скачать (164KB)
4. Рис. 3. Кривые затухания люминесценции, детектируемой через интерференционные светофильтры 400 нм при возбуждении на длине волны 295 нм при комнатной температуре для Na3CaMg3AlF14:Eu2+ (1) и NaCaMg2F7:Eu2+ (2) соответственно. Линиями показаны результаты моделирования полученных кривых одноэкспоненциальной функцией с временами распада 280 и 315 нс соответственно

Скачать (196KB)
5. Рис. 4. Спектры ФЛ для образцов Na3CaMg3AlF14:Eu2+ (1.0 ат. %) и NaCaMg2F7:Eu2+ (0.5 ат. %) при различных температурах. Возбуждение на длине волны λ = 260 нм. Уширенной зеленой линией выделены спектры, измеренные при комнатной температуре

Скачать (234KB)
6. Рис. 5. Температурные зависимости интегральной (в спектральном диапазоне 340–500 нм) интенсивности люминесценции образцов Na3CaMg3AlF14:Eu2+ (1.0 ат. %) и NaCaMg2F7:Eu2+ (0.5 ат. %). Возбуждение на длине волны λ = 260 нм. Линиями показаны смоделированные температурные зависимости, полученные с помощью формулы (1) при Т > 295 K и формулы (2) при Т < 295 K

Скачать (154KB)
7. Рис. 6. Моделирование с помощью формулы (5) спектров 4f 65d–4f 7- люминесценции ионов Eu2+ в Na3CaMg3AlF14:Eu2+ (1.0 ат. %) и NaCaMg2F7:Eu2+ (0.5 ат. %), полученных при температуре жидкого азота и возбуждении на длине волны 260 нм. Экспериментальные спектры I(λ) преобразованы в масштаб “на единицу энергии фотонов” по формуле I(E) = I(λ) λ2, а затем нормированы

Скачать (158KB)
8. Рис. 7. Спектры ФЛ, измеренные при комнатной температуре в стандартном режиме (красные кривые) и в режиме фосфоресценции (зеленые кривые), при возбуждении на длине волны 260 нм для Na3CaMg3AlF14:Eu2+ (1.0 ат. %) и NaCaMg2F7:Eu2+ (0.5 ат. %). Спектры ВФЛ для 5d–4f-люминесценции (регистрация на длине волны 420 нм, стандартный режим, синие кривые) и для 4f–4f-люминесценции (регистрация на длине волны 362 нм, режим фосфоресценции, черные кривые) ионов Eu2+ в этих керамиках

Скачать (216KB)
9. Рис. 8. Спектр 4f–4f-люминесценции ионов Eu2+, измеренный при различных температурах ниже 295 K для NaCaMg2F7:Eu2+ (0.5 ат. %) при возбуждении на длине волны 260 нм

Скачать (127KB)
10. Рис. 9. Спектр ФЛ ионов европия во фториде Na3CaMg3AlF14 после отжига в атмосфере аргона при возбуждении на длине волны 260 нм. Спектры ВФЛ ионов Eu2+ (регистрация на длине волны 420 нм) и Eu3+ (регистрация на длине волны 617 нм) для данной керамики

Скачать (132KB)
11. Рис. 10. Температурные зависимости спектра люминесценции и (на вставке) интенсивности ФЛ, проинтегрированной в диапазоне 560–660 нм, ионов Eu3+ в керамике Na3CaMg3AlF14 после отжига в атмосфере аргона. Возбуждение на длине волны 260 нм. Линия на вставке – аппроксимация простым полиномом температурной зависимости интенсивности ФЛ

Скачать (126KB)

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».