EIROPIJA JONU SADALĪJUMA UN ĪPAŠĪBU KVANTITATĪVĀ ANALĪZE STIKLA KERAMIKĀ

Abstract

Caurspīdīga stikla keramika ir kompozītmateriāls, kurā amorfā stikla fāzē atrodas izkliedēti nanokristāli. Tā kā caurspīdīgām stikla keramikām ir vairāki iespējamie pielietojumi fotonikā, svarīgi ir novērtēt aktivatoru jonu iebūvēšanos kristāliskajā fāzē nanokristālos, kā arī raksturot optiskās īpašības kvantitatīvi. Darba gaitā sintezēti stikla keramikas paraugi, kas satur CaF2 kristālisko fāzi, ar Eu3+ koncentrāciju 0.5, 1, 1.5, 2, 5 un 10 mol%. Paraugiem veikti rentgendifrakcijas mērījumi, no kuriem iespējams novērtēt aktivatoru jonu iebūvēšanās efektivitāti, izmantojot kristāliskā režģa konstantes izmaiņas atkarībā no Eu3+ koncentrācijas. Veicot luminiscences ierosmes spektru mērījumus spektrālajā apgabalā no 420 nm līdz 530 nm, tika novērotas Eu3+ raksturīgās luminiscences joslas. Noteikts, ka luminiscences intensitāte stikla keramikā pieaug, palielinot trīsvērtīgā eiropija jonu koncentrāciju. Selektīvās ierosmes spektroskopija ļauj noteikt, cik dažādās kristāliskajās pozīcijās stikla keramikā atrodas eiropija joni. Paraugiem ir veikts luminiscences kvantu efektivitātes novērtējums, un noteikta tā atkarība no stikla keramikas karsēšanas temperatūras, kā arī Eu3+ koncentrācijas.

Transparent glass ceramics are composite materials in which nanocrystals are distributed in an amorphous glass phase. Since transparent glass ceramics have several potential applications in photonics, it is important to evaluate the incorporation of the activator ions in the crystalline phase and to quantify its optical properties. Glass ceramics containing CaF2 crystalline phase with Eu3+ concentration 0.5, 1, 1.5, 2, 5 and 10 mol% were synthesised. X-ray diffraction measurements were performed on the samples, which allowed to evaluate the efficiency of incorporation of activator ions using the change of the lattice constant as a function of Eu3+ concentration. Luminescence excitation spectra in the spectral region from 420 nm to 530 nm were measured and the characteristic luminescence bands of Eu3+ were observed. The intensity of luminescence increases with the increase of trivalent europium ion concentration. Site selective spectroscopy was used to determine the number of nonequivalent crystallographic positions of europium ions in glass ceramics. Luminescence quantum yield of the samples and its dependence on the annealing temperature of glass ceramics, as well as the Eu3+ concentration was determined.