Синтез наноразмерных люминофоров Gd2O3:Nd3+ полимерно-солевым методом и исследование их основных характеристик

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы получения наноразмерных люминофоров Gd2O3:Nd³⁺ с использованием жидкостного полимерно-солевого метода. В рамках указанного метода установлена двойная роль поливинилпирролидона как органического растворителя в процессе синтеза. С одной стороны, он стабилизирует процесс образования кристаллов Gd₂O₃, препятствуя их неконтролируемому росту и агломерации, а с другой, выполняет функцию топлива при разложении (горении), способствуя повышению температуры реакции и оказывая тем самым влияние на структурные и эмиссионные свойства люминофоров. Показано, что последовательное высушивание исходного однородного раствора, содержащего соли гадолиния и неодима, а также поливинилпирролидон, при комнатной температуре в течение 24 часов и термическая обработка при температуре 1000 °C в течение 2 часов делают возможным получение высоколюминесцентных в ближней инфракрасной области спектра люминофоров Gd₂O₃:Nd³⁺, кристаллы которых характеризуются преимущественно кубической структурой и средним размером около 40 нм. Экспериментально подтверждено, что разработанный метод подходит для модификации полых антирезонансных световодов из кварцевого стекла тонкопленочными покрытиями на основе синтезированного материала и не приводит к структурной и фазовой трансформации сформированных кристаллов Gd₂O₃. Обнаружено, что эмиссионные спектры наноразмерных люминофоров Gd₂O₃:Nd³⁺, полученных полимерно-солевым методом при температурах 550 и 1000 °C, идентичны, а именно: 1) форма пиков люминесценции одинакова для двух указанных режимов термической обработки независимо от интенсивности; 2) основной пик люминесценции располагается вблизи длины волны 1064 нм и соответствует электронному переходу ⁴F_3/2-⁴I_11/2; 3) дополнительные пики люминесценции располагаются вблизи длин волн 900 и 1340 нм и отвечают электронным переходам ⁴F_3/2-⁴I_9/2 и ⁴F_3/2-⁴I_13/2 соответственно.