Blue fluorescence if Ti³⁺ ions in Ti³⁺ : doped SrAl₀.₅Ta₀.₅O₃:LaAlO₃ crystals

• Autorzy: Kaczmarek S. , Berkowski M. , Tsuboi T. , Wabia M. , Włodarski M. , Olesińska W. , Wrońska T.

Warianty tytułu

PL

Niebieska fluorescencja jonów Ti³⁺ w kryształach SrAl₀.₅Ta₀.₅O₃:LaAlO₃ domieszkowanych Ti³⁺

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Titanium - doped SrAl₀.₅Ta₀.₅O₃:LaAlO₃ (SAT;LA) perovskite solid solution single crystals were grown by the Czochralski method for two Ti concentrations: 1 wt.% (LSAT1) ans 2 wt.% (LSAT2). It was stated that incorporation of Ti into SAT:LA crystal takes place in a non-uniform way. Ti³⁺ ions enter the crystal mainly in its conical part and mainly inside thin a (2-3 mm) layer within the crystal boundary. At room temperature, crystals from the conical part of the boule reveal strong absorption centered at about 529 nm for the case of LSAT1 single crystal while at about 451 nm and 651 nm for the case of LSAT2. Low temperature measurements have shown two absorption peaks centered at about 489 and 562 nm. Moreover, 850 nm peak is clearly observed. The intensity of the above described absorption coefficient strongly depends on the dopant concentration and reaches even 80 cm⁻¹. The above bands seem to be connected with centers not emitting Ti³⁺. After gamma-irradiation, additional absorption is observed, peaked at about 423 nm which gives two emission bands placed near 400 and 800 nm (375 nm excitation wavelength). They seem to be Ti³⁺ emissions coming from Ti³⁺ ions, occupying two different lattice octahedral positions one of which is octahedral (Al, Ta) site. Blue fluorescence is self-evident.

PL

Metodą Czochralskiego otrzymano domieszkowane tytanem perowskitowe monokryształy roztworu stałego SrAl₀.₅Ta₀.₅O₃:LaAlO₃ (SAT:LA), w skrócie LSAT. Otrzymano dwa rodzaje monokryształów. LSAT1 - 1 wt % Ti oraz LSAT2 - 2 wt % Ti. Niskotemperaturowe badania wykazały obecność dwóch pasm absorpcji dla obu kryształów z maksimum dla 850 nm. absorpcję 489 i 562 nm przyporządkowano jonom Ti³⁺ nieaktywnym optycznie z uwagi na lokalizację w oktaedrze tlenowym z wakansem tlenowym lub w międzywęźlach. Pasmo 850 nm odpowiada absorpcji wykazywanej przez pary jonów Ti³⁺-Ti⁴⁺ podobnie zlokalizowane. Próbki kryształu LSAT1 wycięte daleko od części stożkowej nie wykazywały żadnego z opisanych wyżej typów absorpcji. Po naświetlaniu tych próbek kwantami gamma zaobserwowano pojawienie się pasma dodatkowej absorpcji (ok. 1,5 cm⁻¹) z maksimum dla około 423 nm. Pobudzenie tego pasma długością fali 375 nm pozwoliło zaobserwować dwa podwójne pasma emisji: 420-440 nm i 830-60 nm. Przeprowadzone badania rentgenowskie i luminescencyjne pozwoliły wysnuć hipotezę o tym, że pierwsze z tych pasm pochodzi od jonów Ti³⁺ zlokalizowanych w prawidłowych oktaedrach, drugie zaś od jonów tytanu zlokalizowanych w oktaedrach z dystorsją. Emisja w obszarze 420-440 nm jest widoczna gołym okiem jako emisja promieniowania o niebieskiej długości fali.

Słowa kluczowe

EN

fluorescence; additional absorption; gamma rays; blue emission

PL

fluorescencja; kryształy

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 51, nr 12
• Strony: 101--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarek S.

• Technical University of Szczecin, Institute of Physics, Al. Piastów 48, 70-310 Szczecin
• ZSOZZ, Gwiaździsta 35, 01-651 Warszawa

autor

Berkowski M.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Physics, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warsaw

autor

Tsuboi T.

• Kyoto Sangyo University, Faculty of Engineering, Kamigamo, Kita-ku, Kyoto 603-8555, Japan

autor

Wabia M.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Physics, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warsaw

autor

Włodarski M.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics, S. Kaliskiego 2, 00-908 Warsaw

autor

Olesińska W.

• Institute of Electronics Materials Technology, Wólczyńska 133, 01-919 Warsaw

autor

Wrońska T.

• Institute of Nuclear Chemistry and Technology, Dorodna 16, 03-195 Warsaw

Bibliografia

• [1] H. M. O'bryan, P. K. Gallagher, G. W. Berkstresser AND C. D. Brandle, J. Mater. Res., 5 (1989), 183.
• [2] C. D. Brandle and V. J. Fratello, J. Mater. Res., 5 (1990), 2160.
• [3] D. Mateika, H. Köhler, H. Laudan and E. Völkel, J. Cryst. Growth, 109 (1991), 447.
• [4] R. Guo, A. S. Bhalla, J. Shen, F. W. Ainger, S. Erdei, E. C. Subbarao, L. E. Cross, J. Mater. Res., 10 (1995), 18.
• [5] A. Bhalla, R. Guo, Acta Phys. Polon., 92 (1997), 7.
• [6] K. Shimamura, H. Tabata, H. Takeda, V. V. Kochurikhin, T. Fukuda, J. Cryst. Growth, 194 (1998), 209.
• [7] M. Berkowski, J. Fink-Finowicki, R. Aleksiyko, Proceedings of SPIE, 4412 (2001), 26 and M. Berkowski, J. Fink-Finowicki, R. Aleksiyko, Opto-Electronics Review, 9 (2001), 129.
• [8] Aleksiyko et. all. in preparation.
• [9] N. Kodama, M. Yamaga, Phys. Rev, B, 57 (1998), 811.
• [10] J. Dziesiaty, M. U. Lehr, P. Peka, A. Klimakov, S. Muller, AND H. J. Schultz, Eur. Phys. J., B 4 (1998), 269.
• [11] G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga and T. Yosida, J. Phys.: Condens. Matter 9 (1997), 1649.