Search academic texts

Registration Number

0419U003359, Candidate dissertation

Title

Luminescence of magnesium and zinc gallate doped with manganese and europium

Author

Kravets Oleg P.,

popup.head Luchechko Andriy P.
popup.opponent Popovych Dmytro I.
popup.opponent Chukova Oksana V.

Status

Кандидат фізико-математичних наук, 01.04.10, Фізика напівпровідників і діелектриків

Date

19-06-2019

Description

Дисертаційна робота присвячена вивченню оптико-люмінесцентних характеристик сполук галатів магнію і цинку (MgGa2O4, ZnGa2O4) зі структурою шпінелі та їхніх твердих розчинів (Mg1-xZnxGa2O4, х = 0÷1.0) при одночасному легуванні іонами марганцю і з різною концентрацією іонів європію, встановленню ролі дефектів кристалічної ґратки у формуванні центрів люмінесценції та процесах перенесення енергії збудження. Отримані результати є важливими, перш за все, при застосуванні цих сполук як люмінофорів різного кольору свічення. Методом Х-променевої дифракції із застосуванням аналізу Рітвельда встановлено, що усі отримані кераміки володіють структурою шпінелі. За допомогою спектроскопії часів життя позитронів у структурі досліджуваних зразків було виявлено катіонні вакансійні та мультивакансійні дефекти, а також підтверджено впровадження іонів Eu3+ у матрицю шпінелі. Показано, що люмінесценція матриці та іонів Mn2+ у сполуках MgGa2O4 і ZnGa2O4, легованих іонами Mn2+ та одночасно легованих іонами Mn2+ і Eu3+, збуджується в області краю фундаментального поглинання. Кераміка твердого розчину Mg0,5Zn0,5Ga2O4: Mn2+, Eu3+ показує на порядок вищу інтенсивність збудження смуги люмінесценції матриці, що зумовлено значною кількістю точкових дефектів. У всіх одночасно легованих кераміках шпінелей іони Eu3+ збуджуються в широкій смузі, пов’язаній з перенесенням заряду (O2--Eu3+) та вузьких лініях, зумовлених внутрішньоцентровими переходами. Спектри фотолюмінесценції усіх керамік галатів, одночасно легованих іонами Mn2+ та Eu3+, демонструють смуги свічення матриці (350-475 нм), іонів Mn2+ (475-575 нм) та Eu3+ (575-650 нм) при збудженні в області краю фундаментального поглинання. Введення іонів Eu3+ та збільшення їхньої концентрації впливає на інтенсивність усіх смуг свічення, проте не змінює їхню форму та спектральне положення. Встановлено, що величини концентрації європію 4 і 3 моль % є оптимальними у кераміках MgGa2O4: Mn2+, Eu3+ і ZnGa2O4: Mn2+, Eu3+ відповідно. Збільшення вмісту іонів Eu3+ призводить до послаблення інтенсивності люмінесценції матриці одночасно легованих галатів магнію та цинку. У галаті магнію інтенсивність випромінювання іонів Mn2+ зростає при введенні іонів Eu3+ і досягає максимуму при концентрації 5 моль %. Натомість, у галаті цинку інтенсивність свічення Mn2+ різко спадає при введенні європію. Отримані залежності вказують на наявність перенесення енергії між матрицею, іонами Mn2+ та Eu3+. Введення іонів європію призводить до зменшення постійної часу загасання люмінесценції іонів Mn2+ і підтверджує припущення про перенесення енергії між іонами активатора. Проведені розрахунки координат на хроматичних діаграмах світності показали, що всі кераміки демонструють варіацію кольорів свічення від синього до червоного. Зміна кольору свічення може здійснюватися зміною складу керамік та концентрації активатора. Зважаючи на це, досліджувані кераміки галатів магнію, цинку та твердих розчинів на їхній основі, одночасно леговані іонами Mn2+ та Eu3+, запропоновано для використання як люмінофорів з можливістю контролю кольору свічення.