Nanoproszki YAG domieszkowane cerem o właściwościach luminescencyjnych

• Autorzy: Węglarz H. , Wajler A. , Tomaszewski H. , Librant Z. , Diduszko R.

Warianty tytułu

EN

Ceria doped YAG nanopowders with luminescent properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem prezentowanej pracy były badania procesu wytwarzania proszków granatu itrowo-glinowego domieszkowanego cerem (Ce:YAG) metodą współstrącania i prażenia oraz oznaczenie ich właściwości luminescencyjnych. Badaniom poddano proszki o dwóch poziomach zawartości domieszki aktywnej: 0,2 at.% i 2 at.%. Dla porównania, tą samą metodą wykonano proszki niedomieszkowane. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż współstrącanie azotanów glinu i itru w przypadku częściowego podstawienia kationu itru cerem przebiega inaczej. Prekursor Ce:YAG składa się z trzech faz: Al5(OH)13(CO3)ܫH2O, Y(OH)3 i AlOOH, podczas gdy w przypadku proszku współstrąconego bez domieszki jedyną krystaliczną fazą jest NH4AlY0,6(CO3)1,9(OH)ܦ,8H2O. Odmienny skład prekursorów ma wpływ na przebieg ich rozkładu termicznego. Uzyskanie jednofazowego nanoproszku Ce:YAG jest możliwe dopiero po wygrzaniu prekursora w powietrzu w 1700°C/2h, podczas gdy proszek niedomieszkowany już w temperaturze 1100°C jest jednofazowym YAG. Obniżenie temperatury kalcynacji Ce:YAG można uzyskać stosując wygrzewanie w próżni. Charakterystyki emisyjne badanych proszków zależą od ich składu fazowego. W przypadku obecności faz YAM i YAP obok piku charakterystycznego dla YAG na widmach luminescencji pojawiają się dodatkowe efekty. Widmo luminescencji proszku 2% Ce:YAG wygrzanego w temperaturze 1500°C w próżni jest niemal identyczne z widmem monokryształu Ce: YAG zarówno pod względem położenia maksimum, jak i jego kształtu.

EN

The aim of presented work was to study formation processes of ceria-doped yttrium aluminium garnet (Ce:YAG) powders by co-precipitation and calcination. Two levels of active ion doping (0.2 at.% and 2 at.%) were studied. For comparison, undoped YAG precursors powders were prepared using the same preparation route. As found, co-precipitation process of powders doped with ceria follows another path than the powders undoped, which results in another phase composition of powders precursors. XRD shows that Ce:YAG precursor is a mixture of Al5(OH)13(CO3)ܫH2O, Y(OH)3 and AlOOH while udoped YAG precursor consists of only one crystalline phase - NH4AlY06(CO3)19(OH)ܦ,8H2O. Difference in composition of precursors influence on their thermal decomposition (Fig. 2-3). Single phase YAG powder was obtained by calcination of undoped precursor at 1100°C in air (Fig. 4). For the same result ceria doped precursor had to be annealed to much higher temperature - 1700°C (Fig. 5-6). Single phase Ce: YAG has been obtained for ceria doped powders by annealing in vacuum at 1500°C (Fig. 9). Emission characteristics of powders depends on powders phase compositions. When YAM and YAP phases are detected in powders additional peaks connected with these phases are observed in luminescence spectra (Fig. 13-14). Emission characteristics of 2% Ce:YAG powder annealed in vacuum at 1500°C is almost identical (both, in shape and maximum position) to the observed for Ce:YAG monocrystal (Fig. 15).

Słowa kluczowe

PL

granat itrowo-glinowy; nanoproszek YAG; domieszkowanie cerem; właściwość luminescencyjna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 36, nr 2
• Strony: 5--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Węglarz H.

autor

Wajler A.

autor

Tomaszewski H.

autor

Librant Z.

autor

Diduszko R.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Zhiping Yanga, Xu Li, Yong Yang, Xingmin Li: The influence of different conditions on the luminescent properties of YAG:Ce phosphor formed by combustion, J.Lumines., 122-123, (2007), 707-709
• [2] Veith M., Matur S., Kareiva A., Jilavi M., Zimmer M., Much V.: Low temperature synthesis of nanocrystalline Y3A15O12(YAG) and Ce-doped Y3Al5O12 via different sol-gel methods, J.Mater.Chem., 9, (1999), 3069-3079
• [3] Fu Y. P.: Preparation of Y3Al5O12:Ce powders by microwave - induced combustion process and their luminescent properties, J.Alloys Comp., 414, (2006), 181-185
• [4] Samurai K., Guo X.: Mechanical solid-state formation of Y1-xCexAlO3 and its application as an X-ray scintillator, Mater.Sc.Eng, A304-306, (2001), 403-407
• [5] Yuan F., Ryu H.: Ce-doped YAG phosphor powders prepared by co-precipitation and heterogeneous precipitation, Mater.Sc.Eng. B107, (2004), 14-18
• [6] Li J.G., Iikegami T., Lee J. H., Mori T.: Low temperature fabrication of transparent yttrium aluminium garnet (YAG) ceramics without additives, J.Amer.Ceram.Soc., 83, 4, (2000), 961-963
• [7] Liua X.J., Li H.L, Xie R. J., Hirosaki N., Xu X., Huang L.P: Cerium-doped lutetium aluminum garnet optically transparent ceramics fabricated by a sol-gel combustion process, J.Mat.Res. 21, 6, (2006), 1519-1525
• [8] Liu Z., Shimamura K., Nakano K., Fukuda T., Kozeki T., Ohtake H., Sarukura N.: Direct generation of 27-mJ, 309-nm pulses from a Ce3+:LiLuF4 oscillator, Jap.J.Appl.Phys. 39, (2000), L-88-L89
• [9] Zhou Y., Lin Y, Yu M, Szubin Wang, Zhang H.: Synthesis-dependent luminescence properties of Y3Al5O12:Re+3 (Re=Ce, Sm, Tb) phosphors, Mat.Lett., 56, (2002), 628-636