Guna Krieķe

Augšuppārveidotā luminiscence nātrija retzemju fluorīdus saturošā oksifluorīdu stikla keramikā

Guna Krieķe, Māris Spriņģis, Anatolijs Šarakovskis
Latvijas Universitātes Fizikas, matemātikas un optometrijas fakultāte, Latvijas Universitātes Cietvielu Fizikas institūts

Augšuppārveidotā luminiscence ir antistoksa process, kam raksturīga vairāku fotonu absorbcija un starojuma izstarošana ar lielāku enerģiju nekā absorbētajiem fotoniem. Šī procesa efektivitāte atkarīga gan no izvēlētā materiāla, gan no luminiscentā jona (aktivatora) spektroskopiskajām īpašībām. Visefektīvākais aktivators ir retzemju jons erbijs (III) (Er3+), kas piemērots infrasarkanā starojuma pārveidošanai redzamajā gaismā. Savukārt no optiskajiem materiāliem kā piemērotākie ir atzīti heksagonāli nātrija retzemju fluorīdi (β-NaREF4). Šai materiālu grupai raksturīga zema fononu enerģiju (~350 cm-1) un retzemju jonu pozīciju lokālā simetrija, kas ir efektīvas augšuppārveidotās luminiscences priekšnoteikumi. Diemžēl β-NaREF4monokristālus nav iespējams audzēt no kausējuma, tādēļ to izmantošana ir ierobežota pielietojumiem, kuros nepieciešami caurspīdīgi materiāli. Lai novērstu šo trūkumu, iespējams izveidot caurspīdīgus kompozītmateriālus nanokristālisku β-NaREF4izkliedējot inertā vidē. Šajā pētījumā aplūkoti Er3+ saturoši caurspīdīgi stikla keramikas materiāli, kas sastāv no β-NaREF4 (RE=La, Gd, Y, Er, Lu) nanokristāliem un amorfas oksīdu stikla matricas. Pētījumā izstrādāti piemēroti oksifluorīdu stikla sastāvi, analizēta stikla kristalizācija un erbija jonu augšuppārveidotā luminiscence. Materiālos analizēti galvenie enerģijas pārneses procesi, Er3+ lokālā apkārtneun Er3+ koncentrācijas ietekme uz augšuppārveidotās luminiscences procesiem. β-NaERF4 saturošā stikla keramikā novērojama gan divu,gan trīs fotonu augšuppārveidotāluminiscence, turklāt trīs fotonu procesu efektivitāte palielinās materiālos ar lielāku Er3+ jonu koncentrāciju. Lokālās apkārtnes pētījumi liecina, ka β-NaREF4 kristālos Er3+ joni atrodas trīs atšķirīgās apkārtnēs, no kurām divas atbilst β-NaREF4 raksturīgajām retzemju jonu pozīcijām, savukārt trešā apkārtne saistāma ar nesakārtotību kristālrežģī, ko rada pusaizpildītas katjonu pozīcijas.

Autoru atbalsta mecenāts SIA “Mikrotīkls”. Ziedojumu administrē Latvijas Universitātes fonds.