Abstract

The paper presents the results of a study of the luminescent properties of calcium gallate activated by trivalent rare earth ions Yb3+ and Er3+. IR luminescence spectra of samples with a single activator Ca1‑хYbxGa2O4,Ca1‑хErxGa2O4 were studied when excited by radiation sources with a wavelength of 940 and 790 nm, respectively. The dependence of the luminescence intensity of samples on the concentration of rare earth ions is obtained. When the two-activator composition of Ca1‑х‑yYbxEryGa2O4 is excited by a semiconductor laser diode with a wavelength of 940 nm, IR luminescence is registered in the regions of 980-1100 nm and 1450-1670 nm. The radiation in these bands corresponds to electronic transitions in Yb3+ and Er3+ ions, respectively. For a luminescence band with a maximum at a wavelength of 1540 nm, the excitation spectra were measured, the maximum intensity is at the wavelengths: 930, 941, 970, 980 nm. The dependence of the IR luminescence intensity of a solid solution of Ca1‑х‑yYbxEryGa2O4 on the concentration of Er3+ ions was studied. With an increase in the concentration of Er3+ ions in the luminescence spectra, there is a redistribution in the intensity of the bands belonging to Yb3+ and Er3+ ions, which indicates the presence of energy transfer processes between these ions. The kinetics of IR luminescence attenuation was studied for series with one and two activators: Ca1‑хYbxGa2O4,Ca1‑хErxGa2O4, Ca1‑х‑yYbxEryGa2O4. It is established that the luminescence attenuation occurs mainly according to the exponential law, which indicates the predominance of the intracenter luminescence mechanism in the studied structures. Based on the analysis of the excitation and luminescence spectra of experimental samples, conclusions are made about the interaction of Yb3+ and Er3+ activator ions in the crystal lattice of calcium gallate.

Highlights

  • When the two-activator composition of Ca1‐х‐yYbxEryGa2O4 is excited by a semiconductor laser diode with a wavelength of 940 nm, IR luminescence is registered in the regions of 980-1100 nm and 1450-1670 nm

  • With an increase in the concentration of Er3+ ions in the luminescence spectra, there is a redistribution in the intensity of the bands belonging to Yb3+ and Er3+ ions, which indicates the presence of energy transfer processes between these ions

  • The kinetics of IR luminescence attenuation was studied for series with one and two activators: Ca1‐хYbxGa2O4, Ca1‐хErxGa2O4, Ca1‐х‐yYbxEryGa2O4

Read more

Summary

PHYSICAL CHARACTERISTICS AND THEIR STUDY

Большинство известных фотолюминофоров на основе галлата кальция излучают в видимой области спектра. В тоже время представляют научный интерес люминофоры, излучающие в ИК-диапазоне, которые используются для создания скрытых изображений, маркеров, в качестве фотопреобразователей излучения. Изучены спектры ИК-люминесценции образцов с одним активатором Ca1-хYbxGa2O4 и Ca1-хErxGa2O4 при возбуждении источниками излучения с длиной волны 940 и 790 нм соответственно. На основании анализа спектров возбуждения и спектров люминесценции экспериментальных образцов сделаны выводы о взаимодействии ионов активаторов Yb3+ и Er3+ в кристаллической решетке галлата кальция. Инфракрасные (ИК) люминофоры на основе галлата кальция изучены мало [9,10,11]. Проведенные нами исследования [12] соединения CaGa2O4 : Yb3+ показали, что при возбуждении вещества излучением с длиной волны 940 и 980 нм возникает люминесценция в диапазоне длин волн 980—1100 нм, вызванная оптическими переходами электронов в ионах Yb3+. Основной задачей исследования было синтезировать люминесцентные составы Ca1-хYbxGa2O4, Ca1-хErxGa2O4, Ca1-х-yYbxEryGa2O4 и изучить их спектральные характеристики, а затем, опираясь на полученные данные, сделать выводы о механизме взаимодействия ионов Yb3+ и Er3+ в решетке CaGa2O4

Образцы и методы исследования
Результаты и их обсуждение
При возбуждении порошковых образцов
Широкая полоса люминесценции
Библиографический список
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call