Prazeodīma luminiscence oksifluorīdu stiklā un nātrija lantānfluorīdu saturošā oksifluorīdu stikla keramikā

Abstract

Ar retzemju elementiem aktivēti oksifluorīda stikli un stikla keramikas ir perspektīvi luminiscenti materiāli, kas pēc ķīmiskā sastāva ir vienādi, bet kuru optiskās īpašības atšķiras, jo retzemju elementu iebūvēšanās vietas stikla un stikla keramikas struktūrā atšķiras, līdz ar to arī luminiscences procesi stiklā un stikla keramikā ir dažādi. Darba gaitā sintezēti oksifluorīda stikli ar atšķirīgām prazeodīma koncentrācijām – 0,01 mol%, 0,1 mol% un 1 mol%, katras koncentrācijas paraugu pagatavojot līdzīgās temperatūrās. Iegūtie stiklu paraugi pēc atdzesēšanas tika atkārtoti karsēti dažādās temperatūrās, lai iegūtu NaLaF4 saturošus stikla keramikas paraugus. Gan stikla, gan stikla keramikas paraugiem tika mērīti luminiscences spektri istabas (300 K) un zemā temperatūrā (10 K), tāpat tika iegūtas luminiscences kinētikas dažādām luminiscences joslām. Pētot iegūtos datus, var konstatēt, ka prazeodīma luminiscences mehānismi stiklā un stikla keramikā atšķiras, turklāt tie ir atkarīgi no prazeodīma jonu koncentrācijas materiālā. Apkopojot iegūtos eksperimentālos rezultātus, tiek spriests par mehānismiem, kas nosaka prazeodīma luminiscences procesus stiklā un stikla keramikā, un kā šos mehānismus ietekmē prazeodīma jonu koncentrācija.

Oxyfluoride glass and glass ceramics doped with rare-earth elements are promising luminescent materials that are identical by their chemical composition, yet their luminescence properties differ. The mechanisms that determine how rare-earth ions incorporate in the crystallographic lattice vary for glass and glass ceramics, thus enabling key differences in luminescence mechanics. Oxyfluoride glass samples with various concentrations of praseodymium – 0.01 mol%, 0.1 mol% and 1 mol% - were synthesized, with each of these samples being created under similar conditions. Afterwards, the glass samples were annealed once more in different temperatures in order to obtain glass ceramic samples containing NaLaF4 crystalline phase. Luminescence spectra both for glass and glass ceramic samples were measured at room temperature (300 K) and at low (10 K) temperature. Luminescence kinetics of various luminescence bands were also obtained. The accumulated data allows to conclude that the mechanisms behind luminescence in glass and glass ceramics are indeed different, and that they are dependent on the concentration of the rare-earth ion in a given sample. Based on experimental results, the impact of praseodymium concentration on luminescence processes in glass and glass ceramics is discussed.