title: Red-emitting phosphors based on Ba-containing rare earth borates
metadata.name: dc.contributor.advisor
metadata.value: Ведищева Наталия Михайловна
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.contributor.advisor
metadata.value: Vediseva Natalia Mihajlovna
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.contributor.author
metadata.value: Демина Софья Владимировна
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.contributor.author
metadata.value: Demina Sofa Vladimirovna
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.contributor.editor
metadata.value: Филатов Станислав Константинович
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.contributor.editor
metadata.value: Filatov Stanislav Konstantinovic
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.date.accessioned
metadata.value: 2024-01-23T13:54:15Z
metadata.lang: -
metadata.name: dc.date.available
metadata.value: 2024-01-23T13:54:15Z
metadata.lang: -
metadata.name: dc.date.issued
metadata.value: 2023
metadata.name: dc.identifier.other
metadata.value: 063684
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.identifier.uri
metadata.value: http://hdl.handle.net/11701/44650
metadata.lang: -
metadata.name: dc.description.abstract
metadata.value: В настоящей работе синтезированы бораты Ba3Eu2(BO3)4 и Ba3Y2(BO3)4:Er3+ методом кристаллизации из охлажденного расплава. Кристаллическая структура бората Ba3Y2(BO3)4 впервые уточнена в анизотропном приближении методом рентгеноструктурного анализа до значения R-фактора R = 0.037. Борат кристаллизуется в ромбической сингонии, пространственной группе Pnma. Параметры элементарной ячейки a = 7.708(2), b = 16.614(6), c = 8.943(2) Å, V = 1145.3(4) Å3, a = 7.701(2), b = 16.517(5), c = 8.985(3) Å, V = 1143.0(4) Å3, Z = 4. Для боратов Ba3Eu2(BO3)4 и Ba3Y2(BO3)4 соответственно. Борат Эти бораты изотипны соединениям семейства A3M2(BO3)4 (A = Ca, Sr, Ba, M = Ln, Y, Bi). Кристаллическая структура содержит три независимые кристаллографические позиции для катионов, две из которых общие, а одна частная. Все катионы разупорядочены по позициям. Атомы Ba1, Ba2, Y координированы восемью атомами кислорода. Треугольники BO3 преимущественно ориентированы в плоскости bc. Термическое поведение боратов Ba3Eu2(BO3)4 и Ba3Y2(BO3)4 изучено методом порошковой терморентгенографии. Рассчитаны коэффициенты термического расширения в широком интервале температур. Для бората Ba3Eu2(BO3)4 коэффициенты термического расширения при температуре 25 °С: αa = 14.1(2), αb = 6.0(7), αc = 12.4(1), αV = 32.5(3) × 10–6 °С–1. При температурах, приблизительно равных 600-800 °C происходит изгиб на зависимостях параметров элементарной ячейки от температуры. Коэффициенты термического расширения бората Ba3Y2(BO3)4 при температуре 25 °С: αa = 10.5(9), αb = 13.0(1), αc = 12.9(5), αV = 36.4(5) × 10–6 °С–1. При температурах приблизительно 500-700 °C также происходит изгиб на зависимостях параметров элементарной ячейки от температуры. Спектры люминесценции, возбуждения люминесценции и кинетические кривые серии твердых растворов Ba3Y2-xErx(BO3)4 (х = 0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3) измерялись при помощи спектрофлуориметра Horiba Fluorolog-3. Оптимальная концентрация ионов эрбия в данной серии образцов, при которой наблюдается максимальная интенсивность люминесценции составляет x=0.1. Дальнейшее увеличение концентрации активных центров приводит к концентрационному тушению люминесценции. Спектры комбинационного рассеяния света измерялись при помощи спектрометра Horiba LabRam, оснащенного конфокальным микроскопом. Колебательные спектры демонстрируют одинаковый набор полос для всех исследуемых образцов, что свидетельствует об отсутствии структурных изменений при активации матрицы Ba3Y2(BO3)4 ионами эрбия. Изучены термолюминесцентные свойства концентрационного образца с максимальной интегральной интенсивностью люминесценции – Ba3Y1.9Er0.1(BO3)4. Увеличение температуры приводит к монотонному спаду интегральной интенсивности излучения. Таким образом, можно предположить, что бораты Ba3Y2(BO3)4:Er3+ могут найти применение в качестве люминесцентных термометров. По материалам настоящей работы были опубликованы две статьи, индексируемые в ведущих научных изданиях Web Of Sciences и Scopus в Q1 и Q3.
  Впервые методом кристаллизации из стеклокерамики получены гомогенные бораты серии твердых растворов BaBi2−xEuxB2O7 (х = 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3, 0.4), BaBi2−xSmxB2O7 (х = 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3), BaBi2−x−yEuxSmyB2O7 (х = 0.3, 0.4; y = 0.05). Впервые изучено термическое расширение бората BaBi1.7Sm0.3B2O7. Термическое расширение максимально вдоль плоскости с, перпендикулярно предпочтительной ориентировке треугольников BO3 (ab). Борат стабилен во всем температурном интервале. Изучены люминесцентные свойства серий твердых растворов BaBi2B2O7:Eu3+, BaBi2B2O7:Sm3+. Оптимальная концентрация ионов Eu3+, Sm3+, при которой наблюдается максимальная интенсивность люминесценции составляет x = 0.4 и x = 0.05 соответственно. На основании этого был выбран состав содопированной серии твердых растворов BaBi2−x−yEuxSmyB2O7 (х = 0.3, 0.4, 0.45; y = 0.05) и изучены люминесцентные свойства. На основе концентрационной серии BaBi2B2O7:Eu3+ получены перспективные настраиваемые красноизлучающие люминофоры, поскольку при повышении содержания атомов европия, цветность люминофора смещается из красно-оранжевой области в красную. На основе концентрационных серий BaBi2B2O7:Sm3+, BaBi2B2O7:Eu3+,Sm3+ получены перспективные красноизлучающие люминофоры. Содопирование кристаллической матрицы BaBi2B2O7 совместно ионами Eu3+, Sm3+ несколько повысило интенсивность люминесценции. Измерены спектры КРС концентрационной серии BaBi2B2O7:Eu3+. Широкие полосы КР подтверждают разупорядоченную модель кристаллической структуры. Увеличение концентрации иона-активатора при концентрациях больше, чем х = 0.30, приводит к незначительному изменению кристаллической структуры матрицы, которое может быть связано с перераспределением атомов Eu3+ по трем катионным позициям М1, М2 и М3 при x = 0.30. По материалам настоящей работы была опубликована одна статья, индексируемая в ведущих научных изданиях Web Of Sciences и Scopus в Q2.
  Работа выполнялась при поддержке грантов Российского научного фонда № 22-13-00317 (рук. С.К. Филатов) и № 21-77-00069 (Рук. А.П. Шаблинский) и Гранта Президента MK-2724.2021.1.3 (Рук. А.П. Шаблинский).
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.description.abstract
metadata.value: In this work, the borates Ba3Eu2(BO3)4 и Ba3Y2(BO3)4:Er3+ series were synthesized by crystallization from a cooled melt. The crystal structure of Ba3Y2(BO3)4 were firstly refined by atomic displacement parameters from single crystal X-ray diffraction data to R = 0.037. The borates crystallize in the orthorhombic space group Pnma with cell parameters a = 7.708(2), b = 16.614(6), c = 8.943(2) Å, V = 1145.3(4) Å3, and a = 7.701(2), b = 16.517(5), c = 8.985(3) Å, V = 1143.0(4) Å3, Z = 4 for borates Ba3Eu2(BO3)4 and Ba3Y2(BO3)4 respectively. The borate These borates are isotypical to those of A3M2(BO3)4 (A = Ca, Sr, Ba, M = Ln, Y, Bi). Crystal structure consists of isolated BO3 triangles and three independent crystallographic positions for cations: two general and one a special one. The cations are disordered over positions. Thermal transformations of Ba3Eu2(BO3)4 and Ba3Y2(BO3)4 were studied by powder HTXRD. The coefficients of thermal expansion are calculated in a wide temperature range. For borate Ba3Eu2(BO3)4 thermal expansion coefficients at 25 ° С: αa = 14.1(2), αb = 6.0(7), αc = 12.4(1), αV = 32.5(3) × 10–6 °С–1. At temperatures about 600-800 ° C observed bending occurs in the dependence of the unit cell parameters on temperature. Thermal expansion coefficients of borate Ba3Y2(BO3)4 at 25 ° С: 10.5(9), αb = 13.0(1), αc = 12.9(5), αV = 36.4(5) × 10–6 °С–1. At temperatures about 500-700 ° C observed bending occurs in the dependence of the unit cell parameters on temperature. The luminescence spectra, luminescence excitation and kinetic curves of a series of Ba3Y2-xErx(BO3)4 (х = 0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3)  were measured using a Horiba Fluorolog-3 spectrofluorometer. The optimal concentration of erbium ions in this series of samples, at which the maximum luminescence intensity is observed, is x = 0.1. A further increase in the concentration of active centers leads to concentration quenching of luminescence. Raman spectra were measured using a Horiba LabRam spectrometer equipped with a confocal microscope. The vibrational spectra show the same set of bands for all the samples, which indicates the absence of structural changes upon activation of the Ba3Y2(BO3)4 matrix with erbium ions. The thermoluminescent properties of the concentration sample with the maximum integrated luminescence intensity Ba3Y1.9Er0.1(BO3)4 were studied. An increase in temperature leads to a monotonic decrease in the integrated radiation intensity. Thus, it can be assumed that Ba3Y2(BO3)4:Er3+ borates can be used as luminescent thermometers. Based on the materials of this work, two articles were published in the leading scientific journals in Q1 and Q3 (Web Of Sciences and Scopus).
  For the first time, homogeneous borates of solid solutions BaBi2 – xEuxB2O7 (х = 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3, 0.4), BaBi2 – xSmxB2O7 (х = 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3), BaBi2 – x −yEuxSmyB2O7 (х = 0.3, 0.4; y = 0.05) were obtained by crystallization from glass ceramics. The thermal expansion of BaBi1.7Sm0.3B2O7 borate has been studied for the first time. Thermal expansion is maximum along the c plane. Such a character of the thermal expansion can be related to the preferred orientation of the BO3 radicals located in the ab plane. Borate is thermally stable. The luminescent properties of a series of BaBi2B2O7:Eu3+ and BaBi2B2O7:Sm3+ solid solutions have been studied. The optimal concentration of Eu3+ and Sm3+ ions at which the maximum luminescence intensity is observed is x = 0.4 and x = 0.05, respectively. The composition of the co-doped series of BaBi2 – x – yEuxSmyB2O7 solid solutions (х = 0.3, 0.4, 0.45; y = 0.05) was chosen and the luminescence properties were studied. Based on the concentration series BaBi2B2O7:Eu3+, promising tuned red-emitting phosphors were obtained. Based on the BaBi2B2O7:Sm3+, BaBi2B2O7:Eu3+, Sm3+ concentration series, promising red-emitting phosphors have been obtained. Co-doping of the BaBi2B2O7 crystalline matrix with Eu3+ and Sm3+ ions slightly increased the luminescence intensity. The Raman spectra of the BaBi2B2O7:Eu3+ concentration series were measured. Broad Raman bands confirm the disordered model of the crystal structure. An increase in the concentration of the activator ion at concentrations more than x = 0.30 leads to a slight change in the crystal structure of the matrix, which can be associated with the redistribution of Eu3+ atoms over the three cationic positions M1, M2, and M3 at x = 0.30. Based on the materials of this work, one article was published, d in the leading scientific journal in Q2 (Web Of Sciences and Scopus).
  The work was supported by grants of the Russian Science Foundation No. 22-13-00317 (headed by S.K. Filatov) and No. 21-77-00069 (headed by A.P. Shablinskii) and Presidential Grant MK-2724.2021.1.3 (headed by S.K. Filatov). A.P. Shablinskii).
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.language.iso
metadata.value: ru
metadata.name: dc.subject
metadata.value: бораты
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: люминофоры
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: термическое расширение
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: borates
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: phosphors
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: thermal expansion
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.title
metadata.value: Red-emitting phosphors based on Ba-containing rare earth borates
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.title.alternative
metadata.value: Красноизлучающие люминофоры на основе Ва-содержащих боратов редких земель
metadata.lang: ru_RU
resources.filename: VKR_Demina.pdf
resources.url: https://dspace.spbu.ru/bitstream/11701/44650/2/VKR_Demina.pdf
resources.format: Adobe PDF
resources.description: Article
resources.size: 6,01 MB
resources.filename: reviewSV_Scan_0234.pdf
resources.url: https://dspace.spbu.ru/bitstream/11701/44650/3/reviewSV_Scan_0234.pdf
resources.format: Adobe PDF
resources.description: ReviewSV
resources.size: 924,92 kB
resources.filename: reviewSV_Otzyv_rukovoditela_Demina_SV.pdf
resources.url: https://dspace.spbu.ru/bitstream/11701/44650/4/reviewSV_Otzyv_rukovoditela_Demina_SV.pdf
resources.format: Adobe PDF
resources.description: ReviewSV
resources.size: 924,92 kB