СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФТОРОФОСФАТНЫХ СТЕКОЛ, АКТИВИРОВАННЫХ МАРГАНЦЕМ И КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ СУЛЬФИДА КАДМИЯ

Разработка и исследование люминофоров на основе квантовых точек является перспективной задачей фотоники. Введение квантовых точек во фторофосфатные стекла обеспечивает жесткую матрицу, высокий коэффициент поглощения, широкую полосу люминесценции и высокий квантовый выход. Поскольку ионы марганца обладают интенсивной полосой люминесценции в красной области спектра, то добавление их в стекла с квантовыми точками приводит к уширению спектра в длинноволновую область спектра. Такое излучение по своему спектральному составу ближе к естественному солнечному излучению и обеспечивает источникам излучения на его основе более высокий индекс цветопередачи. Целью работы является исследование спектрально-люминесцентных свойств фторо-фосфатных стекол, активированных марганцем и квантовыми точками CdS. Для этого были синтезированы фторо-фосфатные  стекла  состава  47NaPO₃ -30H₃ PO₄ -10Ga₂O₃ -5ZnO-xMnS-7,5NaALF₆ -4,2CdS, где х=3, 6, 8 мол.%. Квантовые точки были получены путем вторичной термообработки стекол при температуре 430 °С в течение 90 мин. Измерены спектры поглощения  в  видимой  области спектра  (300–600 нм). Показано смещение края  фундаментального поглощения в видимую область спектра при термообработке. Данное изменение обусловлено ростом квантовых точек. Экспериментально установлено, что при возбуждении лазером на длине волны 410 нм максимумы интенсивности люминесценции сдвигаются в красную область спектра (с 620 нм до 660 нм). Максимальный сдвиг наблюдался у образца с концентрацией марганца 3 мол.%, минимальный сдвиг – у образца с концентрацией 8 мол.%. По результатам  измерений  кинетики  затухания люминесценции  марганца  (620 нм)  были получены  значения  времен  жизни от 18 мс для образца с концентрацией MnS 3 мол.% до 15 мс – для MnS 8 мол.%. Уменьшение времени жизни с ростом концентрации  связано  с концентрационным  тушением  люминесценции  марганца. Рост квантовых  точек  CdS  при термообработке приводит к снижению значений времен жизни люминесценции до значений 9–3 мс (3 и 8 мол.% MnS соответственно).  Результаты проведенных  исследований  показали,  что  данные фторофосфатные стекла,  активированные марганцем и квантовыми точками CdS, являются перспективными для применения в качестве люминофоров для белых светодиодов.

1. Ушакова Е.В. Особенности эволюции фотовозбуждений в квантовых точках халькогенидов кадмия и свинца: aвтореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. СПб.: НИУ ИТМО, 2012. 24 c.

2. Васильев Р.Б., Дирин Д.Н. Квантовые точки: синтез, свойства, применение. М.: ФНМ, 2007. 34 с.

3. Пак В.Н., Левкин А.Н. Оптические свойства наночастиц сульфидов цинка и кадмия в силикагеле // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. 2008. № 64. С. 74–85.

4. Новичков Р.М., Вакштейн М.С., Нодова Е.Л., Маняшин А.О., Тараскина И.И. Способ синтеза полупроводниковых квантовых точек. Патент РФ № 2381304. Бюл. 2010. № 4.

5. Принц А.В., Принц В.Я. Способ изготовления квантовых структур: квантовых точек, проволок, элементов квантовых приборов. Патент РФ № 2278815. Бюл. 2006. № 18.

6. Витухновский А.Г., Ващенко А.А., Лебедев В.С., Васильев Р.Б. Квантово-точечный светоизлучающий органический диод. Патент РФ № 2506667. Бюл. 2014. № 4.

7. Агафонова Д.С., Колобкова Е.В., Сидоров А.И. Люминесцентные волокна с квантовыми точками CdS(Se) для волоконно-оптического датчика искры // Письма в журнал технической физики. 2012. Т. 38. № 22. С. 65–70.

8. Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Асеев В.А. Влияние серебра на рост квантовых точек во фторофосфатных стеклах // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2012. № 5 (81). С. 1–5.

9. Ремпель С.В., Углинских М.Ю., Ворох А.С. Технология стекла, содержащего наночастицы сульфида кадмия // Исследовано в России. 2010. № 79. С. 930–933.

10. Borelly N.F., Smith D.W. Quantum confinement of PbS microcrystals in glass // Journal of Non-Crystalline Solids. 1994. V. 180. N 1. P. 25–31.

11. Олейников В.А. Квантовые точки в биологии и медицине // Природа. 2010. № 3. С. 22–28.

12. Vorobjev I.A., Rafalovskaya-Orlovskaya E.P., Gladkih A.A., Potashnikova D.M., Barteneva N.S. Applications of fluorescent semiconductor nanocrystals in microscopy and cytometry // Tsitologiya. 2011. V. 53. N 5. P. 392–403.

13. Асеев В.А., Колобкова Е.В., Некрасова Я.А., Никоноров Н.В., Рохмин А.С. Люминесценция марганца во фторфосфатных стеклах // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2012. № 6 (82). С. 36–39.

14. Reisfeld R., Kisilev A., Jorgensen C.K. Luminescence of manganese (II) in 24 phosphate glasses // Chemical Physics Letters. 1984. V. 111. N 1–2. P. 19–24.

15. Шамшурин А.В., Маскалюк Л.Г., Репин А.В. Люминофоры на основе твердых растворов фосфатов цинка и магния, активированные ионами марганца // Труды Одесского политехнического института. 1999. № 3. С. 230–232.

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