АНАЛІЗ СПЕКТРАЛЬНИХ ТА КІНЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАТОДОЛЮМІНЕСЦЕНЦІЇ ТОНКИХ ПЛІВОК Y2O3:Eu, ЯК ЧЕРВОНОГО КОМПОНЕНТУ ПОВНОКОЛІРНИХ ЛЮМІНЕСЦЕНТНИХ ДИСПЛЕЇВ ВИСОКОЇ РОЗДІЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ

Oleh Bordun, I. Bordun, I. Kofluik, I. Kukharskyy, I. Medvid

Анотація


Досліджено спектри та кінетику розгоряння і загасання катодолюмінесценції (КЛ) тонких плівок Y2O3:Eu, отриманих методом ВЧ-магнетронного напилення в атмосфері кисню та аргону. Після нанесення проводилась термообробка отриманих тонкоплівкових матеріалів. На основі форми спектрів КЛ при різних енергіях та густинах струму збудження показано можливість утворення нерегулярних розчинів оксиду ітрію і європію та особливості структури поверхневих і об’ємних шарів. Проведено дослідження залежності інтенсивності КЛ від енергії збуджуючих електронів і густини струму електронного опромінення. Визначено постійну часу загасання КЛ для свічення 612 нм, величина якої перебуває в межах (1.8 – 4.1) мс. Показано, що дана величина є складною функцією від виду атмосфери напилення плівок, концентрації активатора та тривалості збуджуючих імпульсів. Встановлено, що кінетики загасання люмінесценції в досліджуваних плівках оксиду ітрію при різних енергіях та дозах опромінення добре апроксимуються моноекспоненціальними функціями. При аналізі кінетик розгоряння і загасання КЛ було встановлено, що в ряді випадків спостерігається затримка розгоряння КЛ відносно спаду імпульсу електронного збудження. Така ситуація яскравіше виражена у плівках Y2O3:Eu, напилених в атмосфері кисню і дане зміщення крім того залежить від енергії і дози опромінення. Зокрема, при збільшенні дози електронного опромінення, спостерігається зміщення з часом максимуму розгоряння КЛ відносно спаду імпульсу електронного збудження. Даний ефект можна пояснити структурними неоднорідностями, які чіткіше проявляються у плівках, напилених в атмосфері кисню. Досліджено особливості розгоряння КЛ і запропоновано на основі затримки розгоряння катодолюмінесценції аналізувати структурну досконалість тонких плівок Y2O3:Eu.

Ключові слова: оксид ітрію, катодолюмінесценція, тонкі плівки.


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


  1. Oliveira N.A. The influence of the complexing agent on the luminescence of multicolor-emitting Y2O3:Eu3+, Er3+ ,Yb3+ phosphors obtained by the Pechini’s method / N.A. Oliveira, A.G. Bispo-Jra, G.M.M. Shinoharaa, et. al. // Mater. Chem. and Phys. – 2021. – Vol. 257. – P. 123840
  2. Ćirić A. Structural and photoluminescence properties of Y2O3 and Y2O3:Ln3+ (Ln =Eu, Er, Ho) films synthesized by plasma electrolytic oxidation of yttrium substrate / A. Ćirić, S. Stojadinovic // J. of Luminescence – 2020. – Vol. 217. – P. 116762
  3. Peng L. Size dependent optical temperature sensing properties of Y2O3:Tb3+, Eu3+ nanophosphors / L. Peng, Q. Meng, W. Sun // RSC Adv. – 2019. – Vol. 9. – P. 2581–2590
  4. Bordun O.M. Structure and cathodoluminescent properties of Y2O3:Eu thin films at different activator concentrations / O.M. Bordun, I.O. Bordun, I.Yo. Kukharskyy, et. al. // J. of Appl. Spectroscopy – 2018. – Vol. 84. – P. 1072–1077
  5. Pomelova T.A. On the Abnormal Efficiency of the Luminescence of Submicron-Sized Phosphor Y2O3:Eu3+ / T.A. Pomelova, V.V. Bakovets, I.V. Korol’kov, et. al. // Phys. Solid State – 2014. – Vol. 56. – P. 2496–2506
  6. Yamamoto N. Cathodoluminescence / N. Yamamoto. – InTech, Croatia, 2012 – 338 p.
  7. Берлин Е.В. Ионно-плазменные процессы в тонкопленочной технологии / Е.В. Берлин, Л.А. Сейдман. – М: Техносфера, 2010. – 528 с.
  8. Bordun O.M. Effect of preparation conditions on the fundamental absorption edge of Y2O3 thin films / O.M. Bordun, I.O. Bordun, I.Yo. Kukharskyy // J. of Appl. Spectroscopy – 2015. – Vol. 82. – P. 390–395
  9. Chang N. C. Spectra and Energy Levels of Eu3+ in Y2O3 / N. C. Chang, J. B. Gruber // J. Chem. Phys. – 1964. – Vol. 41. – 3227–3234
  10. Blasse G. Luminescent Materials / G. Blasse, B. C. Grabmaier. – Springer-Verlag, Berlin, 1994. – 242 p.
  11. Som S. Swift heavy ion induced structural and optical properties of Y2O3:Eu3+ nanophosphor / S. Som, S.K. Sharma, S.P. Lochab // Mater. Res. Bull. – 2013. – Vol. 48. – P. 844–851
  12. Yoo H.S. Continuous nano-coating of Y2O3:Eu3+ phosphor shell on SiO2 core particles and its photoluminescence properties / H.S. Yoo, W.B. Im, S.W. Kim, et. al. // J. Luminescence – 2010. – Vol. 130. – P. 153–156
  13. Krsmanović R.M. Preparation of Y2O3:Eu3+ nanopowders via polymer complex solution method and luminescence properties of the sintered ceramics / R.M. Krsmanović, Ž. Antić, M.G. Nikolić, et. al. // Ceram. Internat. – 2011. – Vol. 37. – P. 525–531
  14. Romo F.C. Structural and luminescence characterization of silica coated Y2O3:Eu3+ nanopowders / F.C. Romo, A.G. Murillo, D.L. Torres, et. al. // Opt. Materials – 2010. – Vol. 32. – P. 1471–1479
  15. Wang W.-N. Correlations between Crystallite/Particle Size and Photoluminescence Properties of Submicrometer Phosphors / W.-N. Wang, W. Widiyastuti, T. Ogi, et. al. // Chem. Mater. – 2007. – Vol. 19. – P. 1723–1730
  16. Gowd G.S. Effect of doping concentration and annealing temperature on luminescence properties of Y2O3:Eu3+ nanophosphor prepared by colloidal precipitation method / G.S. Gowd, M.K. Patra, S. Songara, et. al. // J. Luminescence – 2012. – Vol. 132. – P. 2023–2029
  17. Srinivasan R. Structural and optical properties of europium doped yttrium oxide nanoparticles for phosphor applications / R. Srinivasan, N.R. Yogamalar, J. Elanchezhiyan, et. al. // J. Alloys Comp. – 2010. – Vol. 496. – P. 472–477
  18. Bordun O.M. Cathodoluminescence of yttrium oxide and yttrium and zinc silicate films / O.M. Bordun, E.V. Dovga, I.I. Kukharskii // J Appl Spectrosc. – 2011. – Vol. 78. – P. 605–609
  19. Свиридов Д. Т. Теория оптических спектров ионов переходных металлов / Д. Т. Свиридов, Ю. Ф. Смирнов – М: Наука, 1977. – 328 с.
  20. Herr U. Physics of Nanocrystalline Luminescent Ceramics / U. Herr, H. Kaps, A. Konrad // Solid State Phenom. – 2003. – Vol. 94. – P. 85–94
  21. Schmechel R. Luminescence properties of nanocrystalline Y2O3:Eu3+ in different host materials / R. Schmechel, M. Kennedy, H. von Seggern, et. al. // J. Appl. Phys. – 2001. – Vol. 89. – P. 1679–1686
  22. Kaps H. Concentration Dependent Fluorescence Lifetime in Nanocrystalline Y2O3:Eu Phosphors / H. Kaps, M.L. Arefin, U. Herr, H. Paul // Sol. State Phenom. – 2007. – Vol. 128. – P. 165–171
  23. Sharma P.K. VUV excited photoluminescence of Eu3+ doped Y2O3 nanoparticles / P.K. Sharma, R.K. Dutta, A.C. Pandey // Adv. Mat. Lett. – 2011. – Vol. 2. – P. 285–289
  24. Hang C. Photoluminescence properties and energy transfer in Y2O3:Eu3+ nanophosphors / C. Hang, Z. Pei-Fen, Z. Hong-Yang, et. al. // Chin. Phys. B – 2014. – Vol. 23. – P. 057801




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.18.4

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.