Синтез люминесцентных порошков оксида лютеция с гольмием и неодимом методом соосаждения

Abstract

Наноструктурированные порошки оксида лютеция, активированного ионами гольмия и неодима, получены методом соосаждения из щелочных растворов. Источниками для синтеза в первом случае были взяты хлористые соли лютеция и гольмия, а во втором – азотнокислые соли лютеция и неодима. В качестве осадителей использовали смесь перекиси водорода с аммиаком и перекиси водорода и бикарбонатом аммония соответственно. Процессы осаждения проводили при температуре 10 °С с целью предотвращения процесса разложения перекиси. Исследования морфологических и структурных характеристик порошков с использованием методов сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показали, что образцы порошков Lu2О3 : Nd 3+, прокаленные при 850 °С агломерированы, состоят из квазис ферических частиц с размерами 14–23 нм, в свою очередь, порошки Lu2О3 : Nd 3+ имеют подобную форму частиц, но с размерами в пределах 19–44 нм. Показано, что наноструктурированные порошки Lu2О3 : Ho3+, полученные методом соосаждения и прокаленные при 850 °С, при возбуждении на длине волны 445 нм интенсивно люминесцируют в видимой области спектра с центром на 520 нм (зеленое излучение), а Lu2О3 : Nd 3+ при возбуждении на 595 нм – в ИК-области спектра (900 нм). Полученные порошки являются перспективными для создания керамических лазеров для видимого и ИК-областей спектра.

Nanostructured lutetium oxide powders activated with holmium and neodymium ions were obtained by coprecipitation from alkaline solutions. Lutetium and holmium chloride salts served as the precipitating agents in the first case, while lutetium and neodymium nitrates were used in the second. A mixture of hydrogen peroxide with ammonia and hydrogen peroxide with ammonium bicarbonate, respectively, served as precipitating agents. Precipitation processes were carried out at 10 °C to prevent peroxide decomposition. Studies of the morphological and structural characteristics of the powders using scanning electron microscopy, X-ray diffraction analysis, and energy-dispersive X-ray spectroscopy showed that Lu2О3 : Nd 3+, powder samples calcined at 850 °C are agglomerated and consist of quasi-spherical particles with sizes of 14–23 nm Lu2О3 : Nd 3+ powder samples calcined at 850 °C are agglomerated and consist of quasi-spherical particles with sizes of 14–23 nm Lu2О3 : Ho3+, powders obtained by coprecipitation and calcined at 850 °C, when excited at a wavelength of 445 nm, luminesce intensely in the visible region of the spectrum centered at 520 nm (green emission), and Lu2О3 : Nd 3+when excited at 595 nm – in the IR region of the spectrum (900 nm). The obtained powders are promising for the creation of ceramic lasers for the visible and IR regions of the spectrum.