YAG: Ce керамикасының фотометриялық сипаттамасын арттыру: радиациялық синтезде күйдірудің рөлін зерттеу
DOI:
https://doi.org/10.31489/2023No2/118-126Кілт сөздер:
синтез, YAG:Ce керамикасы, құрылым, радиациялық синтез, люминесценцияАңдатпа
Цериймен белсендірілген иттрий-алюминий гранатының (YAG:Ce) керамикалық үлгілері энергиясы 1,4 МэВ және қуат тығыздығы 23 кВт/см2 қуатты электронды ағынның өрісін қолдану арқылы синтезделді. Керамика иттрий, алюминий және церий оксидтерінің арнайы дайындалған қоспасынан қысқа уақыт ішінде – небәрі бір секундта пайда болды. Радиациялық өріс ағынында керамиканың синтез процесі қазіргі кезде жиі қолданылатын әдістерден түбегейлі ерекшеленеді. Талданған дифракциялық суреттер YAG:Ce керамикалары үшін шыңдар орындары да, пропорциялары да бойынша жақын сәйкес келеді. Сонымен қатар, әрбір үлгі Ia-3d кеңістіктік топ симметриясын дәйекті түрде көрсетті. Осы зерттеуде синтезделген керамиканың люминесценция және қозу спектрлері басқа әдістермен дайындалған керамиканың YAG:Ce спектрлеріне және YAG: Ce негізіндегі люминофорларға өте ұқсас. Люминесценция жолақтары жоғары тиімділікті көрсетеді, ал ультракүлгін жолақтардың қарқындылық қатынасы зерттелетін люминофорлар үшін әртүрлі. Керамикалық сәулеленуді люминесценцияға түрлендіру тиімділігі өлшеніп, SDL 4000 және YAG-02 өнеркәсіптік люминофорлары үшін сәйкесінше 0,57 және 0,48-ге жетті. Сондай-ақ үлгілердің кванттық тиімділігін арттыруға жоғары температурада күйдіру арқылы қол жеткізуге болатыны көрсетілді. Жоғары түрлендіру тиімділігі люминесцентті керамика синтезі үшін сипатталған әдістің жоғары әлеуетін атап көрсетеді.
References
Ueda J., Tanabe S. Review of luminescent properties of Ce3+-doped garnet phosphors: New insight into the effect of crystal and electronic structure. Optical Materials, 2019. Vol.1. pp. 100018. doi:10.1016/j.omx.2019.100018
Pankratov V., Popov A.I., Shirmane L., et al. Luminescence and ultraviolet excitation spectroscopy of SrI2 and SrI2:Eu2+. Radiation Measurements, 2013. Vol. 56, pp. 13-17. doi:10.1016/j.radmeas.2013.02.022
Chernov S.A., Trinkler L., Popov A.I. Photo- and thermo-stimulated luminescence of CsI-Tl crystal after UV light irradiation at 80 K. Radiation Effects and Defects in Solids, 1998. Vol. 143 (4), pp. 345-355. doi:10.1080/10420159808214037
Elsts E., Rogulis U., Bulindzs K., et al. Studies of radiation defects in cerium, europium and terbium activated oxyfluoride glasses and glass ceramics. Optical Materials, 2015. Vol. 41, pp. 90-93. doi:10.1016/j.optmat.2014.10.042
Pankratov V., Popov A.I., Kotlov A., Feldmann C. Luminescence of nano- and macrosized LaPO4:Ce,Tb excited by synchrotron radiation. Optical Materials, 2011. Vol.33 (7), pp. 1102-1105. doi:10.1016/j.optmat.2010.12.019
Polisadova E., Valiev D., Vaganov V., et al. Time-resolved cathodoluminescence spectroscopy of YAG and YAG:Ce3+ phosphors. Optical Materials, 2019. Vol. 96, pp. 109289. doi:10.1016/j.optmat.2019.109289
Karipbayev Z.T., Lisitsyn V.M., Mussakhanov D.A., et al. Time-resolved luminescence of YAG:Ce and YAGG:Ce ceramics prepared by electron beam assisted synthesis. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2020. Vol. 479, pp. 222-228. doi:10.1016/j.nimb.2020.06.046
Sidorenko A.V., Bos A.J.J., Dorenbos P., et al. Storage properties of Ce3+ doped haloborate phosphors enriched with10B isotope. Journal of Applied Physics, 2004, Vol. 95 (12), pp. 7898-7902. doi:10.1063/1.1719260
Platonenko A., Popov A.I. Structural and electronic properties of β-NaYF4 and β-NaYF4:Ce3+. Optical Materials, 2020. Vol. 99, pp. 109529. doi:10.1016/j.optmat.2019.109529
Karipbayev Z.T.; Lisitsyn V.M.; Golkovski M.G.; Zhilgildinov Z.S., et al. Electron Beam-Assisted Synthesis of YAG:Ce Ceramics. Materials, 2023. Vol. 16, pp. 1-11. doi:10.3390/ma16114102
Narukawa Y., Ichikawa M., Sanga D., Sano M., Mukai T. White light emitting diodes with super-high luminous efficacy. J. Phys. D Appl. Phys., 2010. Vol.43, pр. 354002. doi:10.1088/0022-3727/43/35/354002
George N.C., Denault K.A., Seshadri R. Phosphors for solid-state white lighting. Annu. Rev. Mater. Res., 2013,Vol. 43, pp. 481–501. doi:10.1146/annurev-matsci-073012-125702
Ye S., Xiao F., Pan Y.X., et al. Phosphors in phosphor-converted white light-emitting diodes: Recent advances in materials, techniques and properties. Mater. Sci. Eng. R Rep., 2010, Vol.71, pp. 1–34. doi:10.1016/j.mser.2010.07.001
Yoshikawa A., et al. Crystal growth and scintillation properties of multi-component oxide single crystals: Ce:GGAG and Ce:La-GPS. J. Lumin., 2016, Vol.169, рр. 387–393. doi:10.1016/j.jlumin.2015.04.001
Osipov V.V., Ishchenko A.V., Shitov V.A., et al. Fabrication, optical and scintillation properties of transparent YAG:Ce. Opt. Mater., 2017, Vol.71, рр.98–102. doi:10.1016/j.optmat.2016.05.016
Kucera M., Nikl M., Hanus M., Onderisinova Z. Gd3+ to Ce3+ energy transfer in multi-component GdLuAG and GdYAG garnet scintillators. Phys. Stat. Solidi (RRL), 2013, Vol.7, рр. 571–574. doi:10.1002/pssr.201307256
Choe J.Y. Luminescence and compositional analysis of Y3Al5O12:Ce films fabricated by pulsed-laser deposition. J. Mat. Res. Innovat., 2002, Vol.6, рр. 238-241. doi:10.1007/s10019-002-0204-4
Murai S., et al. Scattering-based hole burning in Y3Al5O12:Ce3+ monoliths with hierarchical porous structures prepared via the sol-gel route. J. Phys. Chem: C, 2011, Vol.115,рр. 17676–17681. doi:10.1021/jp204594c
Hakuta Y., et al. Continuous production of phosphor YAG:Tb nanoparticles by hydrothermal synthesis in supercritical water. Materials Research, 2003, Vol.38, рр. 1257-1265. doi:10.1016/S0025-5408(03)00088-6
Vasilica Ţucureanu, et al. Effect of process parameters on YAG:Ce phosphor properties obtained by co-precipitation method. Ceramics Intern., 2020. Vol. 46, pp. 23802-23812. doi:10.1016/j.ceramint.2020.06.156
Huczko A. Fast combustion synthesis and characterization of YAG:Ce3+ garnet nanopowders. Phys. Status Solidi B, 2013, Vol.250, рр. 2702–2708. doi:10.1002/pssb.201300066
Lisitsyn V., et al. Luminescence of the tungsten-activated MgF2 ceramics synthesized under the electron beam. Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, 2018, Vol.435, рр. 263–267. doi:10.1016/j.nimb.2017.11.012
Lisitsyn V.M., et al. YAG based phosphors, synthesized in a field of radiation. IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series, 2018, Vol.1115, рр. 052007. doi:10.1088/1742-6596/1115/5/052007
Alpyssova G., Lisitsyn V.M., Karipbayev Zh.T. et al. Luminescence of cerium doped yttrium aluminumgarnet ceramics synthesized in the field of radiation flux. Eurasian phys. tech. j., 2021. Vol. 18, №3(37), pp. 37-42. doi 10.31489/2021No3/37-42
Hongling Shi, et al. Luminescence properties of YAG:Ce, Gd phosphors synthesized under vacuum condition and their white LED performances. Optical Materials Express, 2014, Vol.4(4), рр.649-655. doi:10.1364/OME.4.000649
Zorenko Y., Voznyak T., Gorbenko V., et al. Luminescence properties of Y3Al5O12:Ce nanoceramics. J. Lumin. 2011, Vol.131, рр. 17–21. doi:10.1016/j.jlumin.2010.08.015
Dorenbos P. 5d-level energies of Ce3+ and the crystalline environment. IV. Aluminates and «simple» oxides. J. Lumin. 2002, Vol.99, рр. 283–299. doi:10.1016/S0022-2313(02)00347-2
Munoz-Garcia A.B., Barandiaran Z., Seijo L. Antisite defects in Ce-doped YAG (Y3Al5O12): First-principles study on structures and 4f-5d transitions. J. Mater. Chem., 2012, Vol. 22, рр. 19888–19897. doi:10.1039/C2JM34479C
He X., Liu X., Li R., et al. Effects of local structure of Ce3+ ions on luminescent properties of Y3Al5O12:Ce nanoparticles. Sci. Rep., 2016, Vol.6, р. 22238. doi: 10.1038/srep22238
Lisitsyn V., Lisitsyna L., Tulegenova A., et al. Nanodefects in YAG:Ce-Based Phosphor Microcrystals. Crystals, 2019, Vol.9 р.476. doi:10.3390/cryst9090476.
