Mangāna jonu luminiscence CaAl4O7

Abstract

Mūsdienās pārejas metālu pētniecība, pielietojot tos kā aktivatorus platzonu materiālos, ir nozīmīga. Tiek atklāti jauni veidi, kā var uzlabot materiālu struktūras vai luminiscences īpašības, neizmantojot retzemju elementus. Kā perspektīvu luminoforu ar maināmu luminiscences krāsu varētu lietot ar Mn2+ un Mn4+ joniem aktivētu CaAl4O7. Tas ir lēts, pieejams un viegli sintezējams. Darbā tiek sintezēti ar mangāna joniem aktivēti kalcija alumināta paraugi pie dažādām Mn koncentrācijām no 0.2 mol% līdz 4 mol%, izmantojot cietfāžu sintēzes metodi. Ir novērotas Mn2+ un Mn4+ jonu emisijas pārejas, ierosinot tās ar 330 nm un 406 nm viļņa garumu, ar luminiscenci diapazonos attiecīgi 500-650 nm un 640-720 nm. Paraugiem tika veikti XRD, EPR, luminiscences un luminiscences dzišanas kinētikas mērījumi. Rezultāti liecina par Mn2+ iebūvēšanos CaAl4O7 struktūrā vienā režģa pozīcijā. Maksimālā Mn2+ jonu luminiscences intensitāte novērota paraugam ar koncentrāciju 1 mol% Mn.

Research into transition metals has become highly important in recent times with their increasing use as activators in wide band-gap materials. New ways of improving the structural or luminescent properties of materials without the use of rare-earth elements are being discovered. A perspective phosphor with tuneable luminescence colour is manganese ion (Mn2+ and Mn4+) activated calcium aluminate (CaAl4O7) which is inexpensive and easy to synthesize. In the present work, CaAl4O7:Mn2+/Mn4+ is synthesized for various Mn doping concentrations between 0.2 mol% and 4 mol% using solid-phase synthesis. Mn2+ and Mn4+ emission transitions are observed when excited with 330 nm and 406 nm wavelength light, with luminescence occuring at wavelengths of 500-650 nm and 640-720 nm respectivelly. XRD, EPR, photoluminescence (PL) and PL decay kinetics measurements have been conducted on the samples. The results show the incorporation of Mn2+ in one position of the CaAl4O7 lattice. The maximum luminescence intensity of Mn2+ ions was observed for the sample with dopant concentration of 1 mol% Mn.