Оптические свойства

Структурные, спектральные характеристики ортоборатов La$_{0.99-x}$Tb$_x$Eu$_{0.01}$BO$_3$ и перенос энергии от Tb$^{3+}$ к Eu$^{3+}$

С. З. Шмурак, В. В. Кедров, А. П. Киселев, Т. Н. Фурсова, И. И. Зверькова

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН, Черноголовка, Россия

Аннотация: Проведены исследования структуры, ИК-спектров поглощения, спектров люминесценции (СЛ) и спектров возбуждения люминесценции (СВЛ) синтезированных при 970$^\circ$С ортоборатов La$_{0.99-x}$Tb$_x$Eu$_{0.01}$BO$_3$ при 0 $\le x\le$ 0.99. Увеличение $x$ приводит к последовательному возникновению трех структурных состояний этих соединений. При 0 $\le x\le$ 0.2 ортобораты имеют структуру арагонита, затем при 0.2 $<x<$ 0.89 становятся двухфазными и содержат фазы арагонита и ватерита. При 0.89 $\le x\le$ 0.99 соединения имеют структуру ватерита. Установлено соответствие между структурой и спектральными характеристиками этих соединений. Показано, что в ортоборатах La$_{0.99-x}$Tb$_x$Eu$_{0.01}$BO$_3$, как и в La$_{0.99-x}$Tb$_x$Eu$_{0.01}$BO$_3$, полоса с $\lambda_{\mathrm{ex}}$ = 369 nm ($^7$F$_0$ $\to$ $^5$D$_2$) в СВЛ и полоса в области длин волн 577–582 nm ($^5$D$_0$ $\to$ $^7$F$_0$) в СЛ этих соединений могут служить индикаторами структурного состояния образца. В СЛ образцов, содержащих фазы арагонита и ватерита, впервые одновременно наблюдались две полосы, соответствующие этим структурам. Установлено, что свечение ионов Eu$^{3+}$ в ортоборатах La$_{0.99-x}$Tb$_x$Eu$_{0.01}$BO$_3$, возникающее при возбуждении образца светом в полосах поглощения ионов Tb$^{3+}$, обусловлено переносом энергии электронного возбуждения от ионов Tb$^{3+}$ к ионам Eu$^{3+}$. Эффективность этого процесса в образцах La$_{0.99-x}$Tb$_x$Eu$_{0.01}$BO$_3$, имеющих структуру арагонита, составляет 86%.

Ключевые слова: ортобораты редкоземельных элементов, кристаллическая структура, рентгенофазовый анализ, ИК-спектроскопия, спектры люминесценции, люминофоры для светодиодов.

Поступила в редакцию: 14.07.2022
Исправленный вариант: 07.08.2022
Принята в печать: 08.08.2022

DOI: 10.21883/FTT.2022.12.53654.438

Реферативные базы данных:

•