INFLUENCE OF ZINC IONS Zn2+ ON LUMINESCENT PROPERTIES OF RARE-EARTH ACTIVATED STANNATES CaSnO3 AND Ca2SnO4
Abstract
Development of new and improvement of known luminescent materials for modern devices and devices of optoelectronics and Photonics is an important task. With the development of laser technology increases the need for sources of infrared radiation, which are used in medicine, geolocation, communication systems. Most of the known infrared phosphors based on orthophos-phates, oxysulfides, fluorides emit in the range of 900-1600 nm. Therefore, it is important to search for new fluorescent structures emitting in the range with a wavelength of more than 1600 nm. Perovskite-like alkaline earth metal stannates CaSnO3 and Ca2SnO4 are promising materials for the synthesis of new infrared phosphors on their basis. This work is devoted to the study of infrared luminescence of compounds with the General formula (Ca1-x-y-zYbxEryHoz)2SnO4 emitting in the region of 1960-2100 nm, as well as to the study of the influence of zinc impurities on their lumi-nescent properties. The ultimate goal of the research is the comparison of the intensity of the lumi-nescence of structures on the basis of stannat Ca2SnO4 before the phosphors on the basis of CaSnO3, using the same activator composition and methods of synthesis. The paper presents the results of x-ray phase and spectral analysis of samples. The conclusions about the efficiency of the use of luminophores (Ca1-x-y-zYbxEryHoz)2SnO4 for the generation of fluorescent radiation with a wavelength of 2000 nm. It was found that at a zinc concentration of 0.5 atomic fractions, the lumi-nescence intensity of the sample (Ca0,923Yb0,05Er0,02Ho0,007)2(Sn1-хZnх)O4 in the 1960-2100 nm band reaches a maximum.
References
2. Кульнич Ю.Н., Змеу С.Б., Субботин Е.П., Никитин А.И. Волоконные лазеры // Вестник ДВО РАН. – 2015. – № 3. – С. 67-78.
3. Твердотельные лазеры с полупроводниковой накачкой ближнего и среднего ИК-диапазонов спектра (2 мкм, 3–8 мкм) на основе кристаллов и керамик, активированных ионами Tm и Ho: отчет о НИР / ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва»; рук. Рябочкина П.А.; исполн.: Антипов О.Л., Чупрунов Е.В., Ломонова Е.Е. – Саранск, 2012. – 83 с.
4. Ляпин А.А. Спектрально-люминесцентные свойства монокристаллов и керамики CaF2:Tm, CaF2:Ho и их применение в лазерной физике: дисc. …канд. физ.-мат. наук: 01.04.07. – Са-ранск, 2014. – 142 с.
5. Марьина У.А., Воробьев В.А. Люминесценция системы CaSnO3:Yb3+,Er3+,Tm3+ при возбуж-дении источником ИК-излучения // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2017. – № 5-6 (190-191). – С. 258-265.
6. Марьина У.А., Воробьев В.А., Марьин А.П. Синтез системы CaSnO3: Yb3+,Er3+,Но3+ и исследование ее люминесцентных свойств при ИК-возбуждении // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. – 2017. – Т. 20, № 1. – C. 43-48.
7. Марьина У.А. Синтез и исследование люминесцентных свойств системы CaSnO3:Yb3+, RE3+ (RE = Er, Ho, Tm) // Вестник СКФУ. – 2017. – № 2. – Вып. 59. – С. 21-26.
8. Марьина У.А. Разработка технологии синтеза и исследование люминофоров на основе CaSnO3, BaSnO3, SrSnO3, активированных редкоземельными ионами: дисc… канд. тех. наук: 05.27.06. – Новочеркасск, 2018. – 184 с.
9. Богдан Т.В. Основы рентгеновской дифрактометрии: учеб. пособие. – М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. – 64 с.
10. Ковба Л.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. – М.: Изд-во Московского университета, 1976. – С. 39-50.
11. Кузнецова Г.А. Качественный рентгенофазовый анализ: Методические указания. – Иркутск, 2005. – 28 с.
12. Манаширов О.Я., Зверева Е.М., Воробьев В.А. Сравнительное исследование различных классов люминофоров, активированных ионами Yb3+, при ИК-возбуждении // Вестник Южного научного центра РАН: Химия и новые материалы. – 2012. – Т. 8, № 4. – С. 38-49.
13. Grzyb T., Balabhadra S., Przybylska D., Węcławiak M. Upconversion luminescence in BaYF5, BaGdF5 and BaLuF5 nanocrystals doped with Yb3+/Ho3+, Yb3+/Er3+ or Yb3+/Tm3+ ions // Jour-nal of Alloys and Compounds. – 2015. 15 November. – Vol. 649. – P. 606-616.
14. Pang X.L., Jia C.H., Li G.Q., Zhang W.F. Bright white upconversion luminescence from Er3+–Tm3+–Yb3+ doped CaSnO3 powders // Optical Materials. – 2011. – Vol. 34. – P. 234-238.
15. Cao R., Lu Y., Tian Y., Huang F., Guo Y., Xu S., Zhang J. 2 μm emission properties and nonresonant energy transfer of Er3+ and Ho3+ codoped silicate glasses // Scientific Reports. – 2016. – Vol. 6. – P. 37873 (1-10).
16. Rodnyi P.A., and Khodyuk I.V. Optical and Luminescence Properties of Zinc Oxide // Optics and Spectroscopy. – 2011. – Vol. 11, No. 5. – P. 776-785.
17. Ropp R.C. Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. – Newnes, 2012. – Chap. 5. – Gr. 14. – P. 1129.
18. Sha X., Tian F., Li D., Duan D., Chu B., Liu Y., Liu B., Cui T. Ab initio investigation of CaO-ZnO alloys under high pressure // Scientific Reports. – 2016. – DOI: 10.1038/srep18918.
19. Mihaiu S., Atkinson I., Mocioiu O., Toader A., Tenea E., Zaharescu M. Phase formation mecha-nism in the ZnO-SnO2 binary system // Rev. Roum. Chimie. – 2011. – Vol. 56 (5). – P. 465-472.
20. Kovacheva D., Petrov K. Preparation of crystalline ZnSnO3 from Li2SnO3 by low- temperature ion exchange // Solid State Ionics. – 1998. – Vol. 109. – P. 327-332.
