ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ С ИОНАМИ ЦЕРИЯ И СУРЬМЫ

Клыкова Алина Михайловна, Сидоров Александр Иванович, Шахвердов Теймур Азимович

2014 , ТОМ 14, НОМЕР 3 ( МАЙ-ИЮНЬ )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

УДК 535.37

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ С ИОНАМИ ЦЕРИЯ И СУРЬМЫ

Клыкова А.М., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А.

Читать статью полностью

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования спектров возбуждения люминесценции и люминесценции силикатных стекол, содержащих ионы церия и сурьмы. Изучены особенности люминесценции, а также влияние ультрафиолетового облучения и термообработки на люминесценцию и состояние ионов церия и сурьмы в стекле. Исследовались стекла системы Na2O-ZnO-Al2O3-SiO2-NaF-NaBr с добавками CeO2 и Sb2O3. Синтез проводился в платиновых тиглях на воздухе при температуре 1450ºС. Образцы представляли собой полированные стеклянные пластины толщиной 0,5–1 мм. Ультрафиолетовое облучение проводилось с помощью ртутной лампы, имеющей широкий спектр излучения в спектральном интервале 240–390 нм. Термообработка осуществлялась в муфельных печах Nabertherm. Спектры люминесценции и возбуждения люминесценции измерялись с помощью спектрофлуориметра MPF-44А (PerkinElmer) при комнатной температуре. Измеренные спектры люминесценции корректировались с учетом спектральной чувствительности фотоприемника спектрофлуориметра. Установлено, что в силикатных стеклах ионы Sb3+ могут находиться в двух энергетических состояниях, которым соответствует различное окружение ионами кислорода. Термообработка таких стекол в окислительной атмосфере приводит к увеличению концентрации ионов Sb3+ с бóльшим количеством ионов кислорода в окружении. В стеклах, содержащих ионы церия и сурьмы, ультрафиолетовое облучение приводит к изменению валентности ионов церия и сурьмы, что сопровождается тушением люминесценции. Последующая термообработка стекол приводит к появлению обратных процессов и восстановлению спектров возбуждения люминесценции. Исследование люминесцентных свойств фото-термо-рефрактивных стекол с ионами церия и сурьмы позволило сделать вывод о практической значимости данной работы. На основе таких стекол могут быть созданы перспективные полифункциональные материалы, удовлетворяющие всем современным потребностям фотоники.

Ключевые слова: люминесценция, термообработка, силикатные стекла, УФ облучение, спектр возбуждения

Список литературы

1. Silver nanoparticles. Ed. D.P. Perez. Vukovar, Croatia, InTech, 2010. 334 p.

2. Encyclopedia of smart materials. Ed. M. Schwartz. John Willey & Sons, 2002. 1073 p.

3. 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 тонкопленочной солнечной энергетике // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 10. С. 69–79.

4. Игнатьев А.И., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Влияние ультрафиолетового облучения и термообработки на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фото-термо-рефрактивных стеклах // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 114. № 5. С. 838–844.

5. Агафонова Д.С., Егоров В.И., Игнатьев А.И., Сидоров А.И. Влияние ультрафиолетового облучения и температуры на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фото-термо-рефрактивных стеклах // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 8. С. 51–56.

6. Dubrovin V.D., Ignatiev A.I., Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Shakhverdov T.A., Agafonova D.S. Luminescence of silver molecular clusters in photo-thermo-refractive glasses // Optical Materials. 2014. V. 36. N 4.
P. 753–759.

7. Kuznetsov A.S., Velázquez J.J., Tikhomirov V.K., Mendez-Ramos J., Moshchalkov V.V. Quantum yield of luminescence of Ag nanoclusters dispersed within transparent bulk glass vs. glass composition and temperature // Applied Physics Letters. 2012. V. 101. N 25. Art. N 251106.

8. Kuznetsov A.S., Tikhomirov V.K., Moshchalkov V.V. UV-driven efficient white light generation by Ag nanoclusters dispersed in glass host // Materials Letters. 2013. V. 92.P. 4–6.

9. Yang S.-L., Cheng W.-D., Zhang H., Lin C.- S., Zhang W.-L., He Z.-Z. KZn₄SbO₇ and KZn₄Sb₃O₁₂: syntheses, structures and photophysics of Sb⁵⁺ control materials // Dalton Transactions. 2010. V. 39. N 40.
P. 9547–9553.

10.Chen L., Luo A.-Q., Zhang Y., Chen X.-H., Liu H., Jiang Y., Chen S.-F., Chen K.-J., Kuo H.-C., Tao Y., Zhang G.-B. The site-selective excitation and the dynamical electron–lattice interaction on the luminescence of YBO₃: Sb³⁺ // Journal of Solid State Chemistry. 2013. V. 201. Р. 229–236.

11.Paje S.E., Garcia M.A., Villegas M.A., Llopis J. Optical properties of silver ion-exchanged antimony doped glass // Journal of Non-alline Solids. 2000. V. 278. N 1-3. P. 128–136.

12.Oomen E.W.J.L., Smit W.M.A., Blasse G. Jahn-Teller effect in the emission and excitation spectra of the
Sb⁺ ion in LPO4 (L =Sc,Ln, Y) // Physical Review B. 1988. V. 37. N 1. P. 18–26.

13.Masai H., Matsumoto S., Fujiwara T., Tokuda Y., Yoko T. Photoluminescent properties of Sb-doped phosphate glass // Journal of American Ceramic Society. 2012. V. 95. N 3. P. 862–865.

14.Glebova L., Ehrt D., Glebov L. Luminescence of dopants in PTR glass // Phys. Chem. Glasses: Eur. J. Glass Sci. Technol. B. 2007. V. 48. N 5. P. 328–331.

15.Caldino U., Speghini A., Bettinelli M. Optical spectroscopy of zinc metaphosphate glasses activated by Ce³⁺ and Tb³⁺ ions // Journal of Physics Condensed Matter. 2006. V. 18. N 13. P. 3499–3508.

16.Eljouhari N., Parent C., Zhang J.C., Daoudi A., Leflem G. White-light generation using fluorescent glasses Activated by Ce³⁺, Tb³⁺ and Mn²⁺ ions // Journal of Physics. 1992. V. 4(2). P. 257–260.

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