Исследование люминесцентных свойств CaNb₂O₆:Yb, Er, Tm

Люминофор на основе CaNb₂O₆, активированный ионами иттербия, эрбия и туллия, синтезирован твердофазным методом при температуре 1200 °С. Представлены результаты рентгенофазового анализа соединения CaNb₂O₆:Yb, Er, Tm. Полученные рентгенограммы не содержат рефлексов, принадлежащих промежуточным фазам. Исследованы спектральные характеристики люминофора на основе ниобата кальция при возбуждении лазером с длиной волны 940 нм. Спектры люминесценции имеют полосы в видимой и ИК-областях спектра. Спектр антистоксовой люминесценции содержит три полосы с максимумами при 560, 676 и 807 нм. Спектр люминесценции в ИК-области обладает тремя максимумами при 1010, 1540 и 1812 нм. Установлены закономерности изменения люминесцентных свойств соединений на основе CaNb₂O₆:Yb, Er, Tm. Определена оптимальная концентрация Tm³⁺ в системе, при которой достигается наибольшая эффективность люминесценции в области 1640...2000 нм с максимумом при 1812 нм. Рассмотрен механизм передачи энергии, который предполагает участие Yb³⁺ и Er³⁺ в качестве сенсибилизаторов люминесценции иона тулия. Использование эрбия в качестве дополнительного сенсибилизатора позволило увеличить интенсивность люминесценции в полосе 1812 нм в 1,5 раза

Литература

[1] Cummings J.P., Srmonsen S.H. The crystal structure of calcium niobate (CaNb₂O₆). Am. Miner., 1970, vol. 55, no. 1-2, pp. 90--97.

[2] Singh K.N., Bajpai P.K. Synthesis, structural, dielectric and electrical impedance study of CaNb₂O₆ phase pure material. Int. J. Phys. Sci., 2010, vol. 14, no. 4, pp. 501--510.

[3] Cho I.S., Bae S.T., Kim D.H., et al. Effects of crystal and electronic structures of ANb₂O₆ (A = Ca, Sr, Ba) metaniobate compounds on their photocatalytic H₂ evolution from pure water. Int. J. Hydrog. Energy, 2010, vol. 35, iss. 23, pp. 12954--12960. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.04.057

[4] Ballman A.A., Porto S.P.S., Yariv A. Calcium niobate Ca(NbO₃)₂ --- a new laser host crystal. J Appl. Phys., 1963, vol. 34, no. 11, pp. 3155--3156. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1729154

[5] Li K., Liu X., Zhang Y., et al. Hostsensitized luminescence properties in CaNb₂O₆:Ln³⁺ (Ln³⁺ = Eu³⁺/Tb³⁺/Dy³⁺/Sm³⁺) phosphors with abundant colors. Inorg. Chem., 2015, no. 54, no. 1, pp. 323--333. DOI: https://doi.org/10.1021/ic502493c

[6] Li J.H., Lui X.H., Wu J.B. Efficient diodeendpumped Yb:CaNb₂O₆ thindisk laser at 1003 nm and secondharmonic generation for an emission at 501.5 nm. Laser Phys. Lett, 2012, vol. 9, no. 3, pp. 199--203. DOI: https://doi.org/10.1002/lapl.201110118

[7] Cao R., Qin Z., Jiang S., et al. Enhanced emission of CaNb₂O₆:Sm³⁺ phosphor by codoping Na⁺/B³⁺ and the emission properties. Bull. Mater. Sci., 2016, vol. 39, iss. 1, pp. 187--193. DOI: https://doi.org/10.1007/s1203401511280

[8] Zhou R., Wei X., Duan C., et al. Intense bluegreen cooperative luminescence from Yb³⁺ pairs within CaNb₂O₆ matrix. ECS J. Solid State Sci., 2012, vol. 1, no. 6, pp. 147--152. DOI: https://doi.org/10.1149/2.014206jss

[9] Li N., Wang W., Duan W., et al. Upconversion luminescence of Ho³⁺/Yb³⁺ co-doped CaNb₂O₆ thin films. Chem. Phys. Lett., 2016, vol. 644, pp. 152--156. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cplett.2015.11.041

[10] Wang Y., Duan P., Li N., et al. Structure and properties of Dy³⁺-doped CaNb₂O₆ nanophosphors. J. Comput. Theor. Nanosci., 2015, vol. 12, no. 9, pp. 2648--2651. DOI: https://doi.org/10.1166/jctn.2015.4157

[11] Blasse G., van Leur M.G.J. Luminescence and energy transfer in the columbite structure. Mater. Res. Bull., 1985, vol. 20, iss. 9, pp. 1037--1045. DOI: https://doi.org/10.1016/0025-5408(85)90202-8

[12] McAlister W.A. Rare-Earth activated niobates. J. Electrochem. Soc., 1984, vol. 131, no. 5, pp. 1207--1211. DOI: https://doi.org/10.1149/1.2115779

[13] Blasse G., Grabmaier B.C. Luminescent materials. Springer, 1994.

[14] Blasse G., Corsmit A.F. Electronic and vibrational spectra of ordered perovskites. J. Solid State Chem., 1973, vol. 6, iss. 4, pp. 513--518. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-4596(73)80008-8

[15] Mateos L., Garcia-Santizo J.V., Molina P., et al. Infrared to visible up conversion energy transfer confined at ordered micro-ring structures. Opt. Mater., 2012, vol. 34, iss. 12, pp. 2035--2040. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.03.013

[16] Воробьев В.А., Леденева Е.А. Изучение влияния примесей иттербия и эрбия на люминесценцию ниобата кальция CaNb₂O₆. Технические науки: проблемы и решения. Сб. ст. по матер. VI Междунар. практ. конф. М., Интернаука, 2017, с. 130--136.