СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИТТЕРБИЙ-ЭРБИЕВЫХ НАТРИЕВО-ГЕРМАНАТНЫХ СТЕКОЛ ПО ДАННЫМ СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ

Предмет исследования.Приведены результаты исследования рамановских спектров и люминесценции в видимой области натриево-германатных стекол состава 49GeO₂-13Na₂O-27Yb₂O₃-11La₂O₃-0,25Er₂O₃. В стекло дополнительно вводились по 5 мол.% следующих компонентов: MgO, BaO, Al₂O₃, PbO, Nb₂O₅, TiO₂, SiO₂, P₂O₅с целью изучения влияния данных добавок на структуру стеклообразной матрицы и спектры антистоксовской люминесценции ионов эрбия. Метод. Спектры комбинационного рассеяния были записаны на спектрометре RenishawinViaRamanMicroscope. Источник возбуждения – гелий-неоновый лазер (λ = 633 нм) мощностью 50 Вт. Антистоксовская люминесценция ионов эрбия регистрировалась в спектральной области 450–750 нм (длина волны возбуждающего лазера 975 нм, мощность 1 Вт) при комнатной температуре. Основные результаты. Показано, что структура исходного стекла не меняется с введением Nb₂O₅, поскольку ниобий в любой координации играет сеткообразующую роль, строя с тетраэдрами [GeO₄] единую смешанную сетку. Введение второго стеклообразователя P₂O₅ приводит к разрыхлению германатной основы за счет возникновения фосфатной подрешетки, что, в свою очередь, приводит к перераспределению относительной интенсивности ап-конверсионных полос люминесценции с максимумами на 540 и 670 нм по сравнению с исходным стеклом. При введении добавок PbO, MgO, Al₂O₃, TiO₂возникает многоцентровость структуры. В случае добавки TiO₂это приводит также к изменению относительных интенсивностей полос люминесценции эрбия.

1. Афанасьев В.П., Васильев В.Н., Игнатьев А.И., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Цехомский В.А. Новые люминесцентные стекла и стеклокерамики и перспективы их использования в солнечной энергетике // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 10. С. 69–79. doi: 10.1364/JOT.80.000635
2. Каминский А.А. Лазерные кристаллы. Л.: Наука, 1975. 276 c.
3. Асеев В.А., Никоноров Н.В., Пржевуский А.К., Федоров Ю.К., Ульяшенко A.M. Спектрально-люминесцентные свойства высококонцентрированных иттербий-эрбиевых фосфатных стекол для микролазеров // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 3. С. 20–25.
4. Артемьев Е.Ф., Мурзин А.Г., Федоров Ю.К., Фромзель В.А. Особенности создания инверсной населенности на уровне 4I13/2 ионов эрбия в иттербий-эрбиевых стеклах // Квантовая электроника. 1981. № 9. С. 2071–2074.
5. Beneventi P., Bersani D. et. al. Raman study of BizO3-GeO2-SiO2 glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1995. V. 193. P. 258–262.
6. Mckeown D.A., Merzbacher C.I. Raman spectroscopic studies of BaO-Ga2O3-GeO2 glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 1995. V. 183. N 1–2. P. 61–72.
7. Kamitsos E.I., Yiannopoulos Y.D., Karakassides M.A., Chryssikos G.D., Jain H. Raman and infrared structural investigation of xRb2O(1-x)GeO2 glasses // Journal of Physical Chemistry. 1996. V. 100. N 28. P. 11755–11765.
8. Wei T., Chen F., Jing X., Wang F., Tian Y., Xu S. Structure and spectroscopic properties of Er3+ doped germanate glass for mid-infrared application // Solid State Science. 2014. V. 31. P. 54–61. doi: 10.1016/j.solidstatesciences.2014.02.019
9. Wang R., Yang Z., Zhou D., Song Z., Qiu J. Structure and luminescent property of Er3+ doped germanate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2014. V. 383. P. 200–204. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2013.02.032
10. Иванова Т.Н., Быков В.Н. Спектроскопия комбинационного рассеяния стекол и расплавов системы Na2O-GeO2 // Расплавы. 2010. № 1. С. 64–67. doi:10.1134/S0036029510080033
11. Hasegawa H., Shimada M., Koizumi M. Phase relations and crystallization of glass in the system PbO-GeO2. // Journal of Materials Science. 1973. V. 8. N 12. P. 1725–1730. doi: 10.1007/BF00552183
12. Verweij H., Buster J. The structure of lithium, sodium and potassium germanate glasses, studied by Raman scattering // Journal of Non-Crystalline Solids. 1979. V. 34. N 1. P. 81–99. doi: 10.1016/0022-3093(79)90008-5
13. Быков В.Н., Осипов А.А., Иванова Т.Н. Координационное число катионов-стеклообразователей в германатах и боратах (расплавы, стекла, кристаллы): исследование методом КР спектроскопии // Материалы XVI международного совещания "Кристаллохимия и рентгенография минералов". Миасс, Россия, 2007. С. 252–253.
14. Лазарев А.Н., Миргородский А.П., Игнатьев А.П. Колебательные спектры сложных окислов. Л.: Наука, 1975. 296 с.
15. Иванова Т.Н., Королева О.Н. Сопоставление структуры силикатов и германатов натрия по данным спектроскопии комбинационного рассеяния // Материалы III Всероссийской молодежной научной конференции «Минералы: строение, свойства, методы исследования». Миасс, Россия, 2011. C. 152–155.
16. Phillips J.C. Spectroscopic and morphological structure of tetrahedral oxide glasses // Solid State Physics. 1983. V. 37. P. 93–171. doi: 10.1016/S0081-1947(08)60666-9
17. Henderson G.S., Fleet M.E. The structure of alkali germanate and silicate glasses by Raman spectroscopy // Transactions of the American Crystallographic Association. 1991. V. 27. P. 269–278.
18. Немилов С.В. Оптическое материаловедение: оптические стекла. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. 175 с.
19. Пух В.П., Байкова Л.Г., Киреенко М.Ф., Тихонова Л.В., Казанникова Т.П., Синани А.Б. Атомная структура и прочность неорганических стекол // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. № 5. С. 850–855. doi: 10.1134/1.1924848
20. Шахгильдян Г.Ю. Фосфатные стекла, активированные наночастицами металлов и ионами редкоземельных элементов: автореф. ... канд. хим. наук. Москва, 2015. 141 с.
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License