Управління випромінюванням люмінесцентних скло-керамічних нанокомпозитів
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya5(69).2023.123Анотація
У композиційних матеріалах типу «суміш», які, як відомо, складаються із матриці та наповнювача, внаслідок взаємодії зазначених компонент, між матрицею та частинками наповнювача можуть утворюватися перехідні шари (міжфази). Міжфазні шари мають відмінний від матриці і наповнювача хімічний склад та нові не властиві вихідним компонентам просторову і енергетичну структури. Як наслідок, властивості перехідних шарів можуть суттєво відрізнятися від властивостей як матриці, так і наповнювача. Роль міжфазних шарів тільки посилюється, коли розміри частинок наповнювача зменшуються до нанорозмірних, а їх концентрація зростає. За таких умов, вплив міжфазних шарів на властивості композиту зростає і, може, навіть, домінувати. Наведені міркування лежать в основі запропонованого нами способу управління (інжинірингу) властивостями композиційних матеріалів. У цій роботі представлено результати дослідження проявів міжфазних шарів у люмінесцентних властивостях нанокомпозитів типу «склокераміка», що сформовані оксидним склом: mK2O-kP2O5-nB2O3:xPb-yEu (матриця) та оксидною люмінесцентною полікристалічною сполукою KCa(BO3)3, легованою іонами Eu3+ (наповнювач). Тут, також, обговорено можливість використання таких взаємодій для управління довжиною хвилі люмінесценції досліджених склокерамік. Морфологію, структуру та оптичні властивості виготовлених склокерамік досліджено методами електронної мікроскопії (СЕМ), рентгенівської дифрактометрії (РФА) та фотолюмінесценції (ФЛ), відповідно. СЕМ зображення стекол є типовими для склоподібних речовин, а в зображеннях склокераміки можна бачити мікро/нанорозмірні кристаліти оксиду KCa(BO3)3, вмонтовані в тіло скляної матриці. РФА - спектри стекол виявили широкі смуги розсіяння характерні для аморфних середовищ, тоді як в спектрах склокерамік, окрім згаданих смуг, спостерігаються вузькі піки, властиві кристалам наповнювача. Широкосмугові спектри власної ФЛ, яка охоплює увесь діапазон видимого світла, спостерігалися при фотозбудженні скла. Натомість у склокераміках власне випромінювання скла послаблюється, а домінує там лінійчате випромінювання, обумовлене f-f переходами в іонах Eu3+. Детальний аналіз характеристик цього випромінювання показав, що в склокераміках іони Eu3+ можна розділити на три типи: ті, що знаходяться в кристалічних частинках, у склі та в міжфазному шарі. Спектральні характеристики ФЛ зазначених типів іонів помітно відрізняються, що надає можливість управління спектрами випромінювання досліджених склокерамік шляхом зміни внеску міжфазного шару до повного спектра люмінесценції склокераміки.
Ключові слова: оксид, склокераміка, фаза, нанокомпозит, фотолюмінесценція
Посилання
Swain, R. E., Reifsnider, K. L., Jayaraman, K., & El-Zein, M. (1990). Interface/interphase concepts in composite material systems. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 3(1), 13-23.
Marghussian, V. (2015). Nano-Glass Ceramics: Processing, Properties and Applications. William Andrew. 292.
Lopez-Iscoa, P., Salminen, T., Hakkarainen, T., Petit, L., Janner, D., Boetti, N. G., ... & Milanese, D. (2017). Effect of partial crystallization on the structural and luminescence properties of Er3+-doped phosphate glasses. Materials, 10(5), 473.
He, M., Jia, J., Zhao, J., Qiao, X., Du, J., & Fan, X. (2021). Glass-ceramic phosphors for solid state lighting: a review. Ceram. Int., 47(3), 2963-2980.
Boyko, V., Chornii, V., Nedilko, S., Slobodyanik, M., Terebilenko, K., & Scherbatskyi, V. Luminescentni pokryttia na osnovi Pr3+-vmisnykh skladnykh oksydiv dlya rozrobky fito-svitlodiodiv [Luminescent coatings based on Pr3+-containing complex oxides for the elaboration of phyto-leds]. Energy and Automation, №3, 98-108.
Ehrt, D., Ebeling, P., & Natura, U. (2000). UV Transmission and radiation-induced defects in phosphate and fluoride–phosphate glasses. Journal of Non-Crystalline Solids, 263, 240-250.
Brow, R. K. (2000). The structure of simple phosphate glasses. Journal of Non-Crystalline Solids, 263, 1-28.
Terebilenko, K. V., Nedilko, S. G., Chornii, V. P., Prokopets, V. M., Slobodyanik, M. S., & Boyko, V. V. (2020). Structural and optical properties of langbeinite-related red-emitting K2Sc2(MoO4)(PO4)2:Eu phosphors. RSC Advances, 10(43), 25763-25772.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
