ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ ВЛАСТИВОСТІ СТЕКОЛ Ag2S-GeS2 ТА Ag2S-GeS2-Sb2S3 ЛЕГОВАНИХ ЕРБІЄМ ТА НЕОДИМІЄМ

Abstract

Халькогенідні стекла леговані рідкісноземельними металами володіють унікальними властивостями. Їх використовують як світловипромінюючі середовища у лазерній техніці, перемикачі, оптичні сенсори, для конструювання далекомірів у військовій техніці, моніторингу забруднення повітря тощо. Сульфуровмісні стекла, що досліджені в статті, характеризуються прозорістю у видимій ділянці спектра, а також ближньому та середньому спектральному діапазоні. Увівши в такі широкозонні напівпровідники домішки рідкісноземельних металів, можна отримати матеріали із заданими оптичними властивостями, зокрема із високим квантовим виходом випромінювання. У представленій роботі подано компонентний склад зразків, у матрицю яких можна було ввести 2% Nd2S3 та (1-4)% Er2S3. Розчин-розплавним методом синтезовано стекла Ag2S-GeS2-Nd2S3-Er2S3 та Ag2S-GeS2-Sb2S3-Nd2S3-Er2S3. При збудженні зразків за допомогою лазера з енергією 1,54 еВ зафіксовано смуги фотолюмінесценції у ближньому інфрачервоному діапазоні спектра. Максимуми випромінювання 1,16 та 0,92 еВ відповідають переходам 4F3/2 → 4I11/2 та 4F3/2 → 4I13/2 в f-оболонці іонів Nd3+. Фотолюмінесценцію, яку пов’язуємо з іонами ербію, не зафіксовано. Положення та форма максимумів не змінюється при зміні концентрації рідкісноземельних металів. Збільшення вмісту ербію призводить до зменшення інтенсивності максимумів випромінювання. Цей ефект пов’язуємо із процесами обміну енергією між іонами Nd3+ та Er3+ при збільшенні концентрації останнього. На основі діаграми енергетичних рівнів в іонах неодимію обговорюється механізм збудження та випромінювання в іонах Nd3+. Виникнення інтенсивних смуг фотолюмінесценції в стеклах систем Ag2S-GeS2 та Ag2S-GeS2-Sb2S3 легованих ербієм та неодимієм може бути використано для конструювання лазерів у близькому інфрачервоному діапазоні спектра.