Влияние состава термически разлагаемых систем на люминесценцию фторированных иттрий-алюминиевых оксидных композиций

1 КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЛАНТАНОИДСОДЕРЖАЩИХ ОКСИДОВ, ОКСИФТОРИДОВ И ФТОРИДОВ ИТТРИЯ И АЛЮМИНИЯ 12
1.1.1 Характеристика лантаноидов 12
1.1.3 Практическое применение лантаноидов в оптических системах 18
1.2 Оксид, оксифториды и фторид иттрия: методы синтеза, структура, физико-химические свойства и применение 19
1.2.1 Оксид иттрия 19
1.2.2 Оксифториды иттрия 22
1.2.3 Фторид иттрия 26
1. 3 Сложные оптические системы на основе оксидов иттрия и алюминия 29
1.3.1 Фазообразование в системе Y2O3 – Al2O3 29
1.3.2 Кристаллическая структура и свойства Y3Al5O12 32
1.3.3 Кристаллическая структура и свойства Y4Al2O9 34
1.3.4 Кристаллическая структура и свойства YalO3 37
1.4 Способы синтеза композиций на основе оксидов иттрия и алюминия 40
2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА 46
2.1 Объекты исследования. Обоснование выбора исходных веществ 46
2.2 Синтез и идентификация трифторацетатов европия и иттрия 50
2.3 Синтез европийсодержащих фторированных композиций на основе оксидов иттрия и алюминия 54
2.4 Методы и методики эксперимента 55
3 СПЕКТРАЛЬНО ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ФТОРИРОВАННОГО ОКСИД ИТТРИЯ И ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ ИЗ ИСХОДНЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ЭТИЛАЦЕТАТА (Y3+:AL3+ =3:5) 57
3.1 Синтез и идентификация композиций на основе фторированного оксид иттрия и оксида алюминия из исходных растворов на основе этилацетата 57
3.2 Спектрально-люминесцентные свойства европийсодержащих композиций на основе фторированного оксид иттрия и оксида алюминия, полученных из исходных составов на основе этилацетата 64
4 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ТЕРМИЧЕСКИ РАЗРУШАЕМЫХ СИСТЕМ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ФТОРИРОВАННОГО ОКСИДА ИТТРИЯ И ОКСИДА АЛЮМИНИЯ 71

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность исследования. Оксиды иттрия и алюминия уже много лет успешно применяются в оптоэлектронной технике благодаря своим уникальным оптическим свойствам, которые обеспечиваются ионами лантаноидов, внедренными в их структуру в качестве оптических активаторов. Несмотря на значительные достижения в этой области, сохраняется постоянный интерес к разработке новых методов синтеза и изучению характеристик оксидных систем. Этот интерес обусловлен необходимостью создания материалов с улучшенными оптическими, физико-химическими и механическими свойствами для повышения эффективности современных оптоэлектронных устройств.
Способ синтеза критически влияет на формирование люминесцирующих центров, определяющих оптические и фотофизические характеристики конечных продуктов. Этот процесс, как правило, происходит на заключительной стадии получения материалов при нагревании и отжиге. Современные технологии синтеза требуют высоких температур, превышающих 1000 °C, чаще всего в диапазоне 1200–1400 °C. В настоящее время активно ведутся исследования по снижению температуры синтеза без ущерба для оптического качества и физико-химических свойств материалов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЛАНТАНОИДСОДЕРЖАЩИХ ОКСИДОВ, ОКСИФТОРИДОВ И ФТОРИДОВ ИТТРИЯ И АЛЮМИНИЯ

1.1 Спектрально-люминесцентные свойства ионов лантаноидов в неорганических оптических системах и их применение

1.1.1 Характеристика лантаноидов

Элементы, которые также называют лантаноидами или элементами f-блока, представляют собой группу химических элементов, включающую в себя лантаноиды от лантана (La) до лютеция (Lu).
Лантан (La) в своём основном состоянии не имеет 4f-электронов, поскольку его электронная конфигурация выглядит как [Xe] 5d?6s?.
Все эти элементы имеют схожие электронные конфигурации, но различаются количеством электронов на 4f-орбиталях.В общем случае, электронные распределения для атомов лантаноидов могут быть представлены следующим образом:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2, (1)

причем n изменяется от 0 до 14, а m принимает только значения 0 или 1.
Энергетические уровни орбиталей редкоземельных элементов объясняются следующим образом: при добавлении протонов к ядру орбитали 4f сжимаются и становятся более стабильными по сравнению с орбиталями 5d. Заполнение 4f-орбитали начинается с цезия (Ce) с электронной конфигурацией [Xe]6s?4f?5d?. У празеодима (Pr) конфигурация [Xe]6s?4f?, где 5d-орбиталь остается частично заполненной, и дополнительный электрон переходит на 4f-орбиталь. У остальных редкоземельных элементов электронные конфигурации имеют вид [Xe]6s?4fn, за исключением гадолиния (Gd), у которого дополнительная стабильность наполовину заполненной 4f-оболочки приводит к размещению следующего электрона на 5d-орбитали, формируя конфигурацию [Xe]6s?4f?5d?. Наконец, лютеций (Lu) имеет конфигурацию [Xe]6s?5d?4f???.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ikеsuе A., Aung Y.L., Taira Т. еt al. // Annual Rev. of Mater. Research. 2006. V. 36. P. 397. Doi: 10.1146/annurev.matsci.36.011205.152926
2. Pavasaryte L., Katelnikovas A., Momot A. et al. // J. Lumin. 2019. V. 212. P. 14. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.04.005
3. Yin D., Wang J., Liu P. et al. // J. of the American Ceramic Society. 2019. V. 102. № 12. P. 7462. Doi: 10.1111/jace.16671
4. Panahibakhsh S., Bahramian R., Jaberi M., Jelvani S. J. of Lumin. 2020. V. 218. Article number: 116813. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116813
5. Chaika M., Tomala R., Vovk O. et al. // J. Lumin. 2020. V. 226, Article number: 117467. Doi: 10.1016/j.jlumin.2020.117467
6. Zhang Z., Louchet-Chauvet A., Morvan L. et al. // J. Lumin. 2020. V. 222. Article number: 117107. Doi: 10.1016/j.jlumin.2020.117107
7. Riul A., Fernando A.A. da Fonseca, Pugina R.S. et al. // J. Lumin. 2021. V. 233. P. 117925. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.117925
8. Уклеина И.Ю. Оксофториды иттрия и РЗЭ: синтез, люминесценция и оптика: Дис. … канд. хим. наук. Ставрополь: СтГУ, 2005. 158 с.
9. Rakov N., Maciel G.S. // Opt. Mater. 2013. V. 35. P. 2372. http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2013.06.037
10. Tian Yue, Chen Baojiu, Hua Ruinian et al. // J. Nanosci Nanotechnol. 2011. V. 11. № 11. P. 9631. https://doi.org/10.1166/jnn.2011.5312
11. Кузнецов С.В., Осико В.В., Ткаченко Е.А., Федоров П.П. // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 12. С. 1193. Doi: 10.1070/RC2006v075n12ABEH003637
12. Garskaite E., Lindgren M., Einarsrud M.-A., Grande T. // J. of the European Ceramic Society. 2010. V. 30. № 7. P. 1707. Doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2010.01.001
13. Mamonova D.V., Kolesnikov I.E., Manshina A.A. et al. // Mater. Chemistry and Phys. 2017. V. 189. P. 245. doi: 10.1016/j.matchemphys.2016.12.025
14. Wen T., Luo W., Wang Y. et al. // J. Mater. Chem. C. 2013. V.1. № 10. P. 1995.

Весь текст будет доступен после покупки