Методом обратного химического осаждения получены порошок-прекурсор и люминесцентная керамика YAG:Ce на его основе. В ходе работы найдены зависимости люминесцентных свойств керамики YAG:Ce от типа спекающих добавок (CaO, MgO и TEOS), концентрации активатора Ce3+, температуры вакуумного спекания, а также температуры отжига на воздухе. В качестве оптимальных параметров изготовления керамики YAG:Ce с точки зрения эффективности люминесценции определены следующие: концентрация спекающей добавки – 0,01 ф. ед., тип спекающей добавки – TEOS, температура вакуумного спекания – 1800 °C, температура отжига на воздухе – 600 ?C для образцов с TEOS. Получен образец с эффективностью люминесценции 319 лм/Вт при воздействии лазерным излучением мощностью 190 мВт и диаметром пятна ~5 мм.
Вячеслав Анатольевич Лапин – канд. техн. наук, cт. науч. сотрудник сектора физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Александр Александрович Кравцов – канд. техн. наук, заведующий сектором синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Виталий Алексеевич Тарала – канд. хим. наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Виктория Евгеньевна Супрунчук – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник сектора синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Федор Федорович Малявин – заведующий сектором спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Дмитрий Сергеевич Вакалов – канд. физ.-мат. наук, заведующий сектором физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
1. Narukawa Y., Ichikawa M., Sanga D., et al. White light emitting diodes with super-high luminous efficacy // J. Phys. D. Appl. Phys. 2010. V. 43, No. 35. P. 354002.
2. Feezell D. F., Speck J. S., Denbaars S. P., et al. Semipolar (2021) InGaN/GaN light-emitting diodes for high-efficiency solid-state lighting // IEEE/OSA J. Disp. Technol. 2013. V. 9, No. 4. P. 190 – 198.
3. Nishiura S., Tanabe S., Fujioka K., et al. Properties of transparent Ce:YAG ceramic phosphors for white LED // Optical Materials. North-Holland, 2011. V. 33, No. 5. P. 688 – 691.
4. Guo F., Yuan R., Yang Y., et al. An effective heat dissipation strategy improving efficiency and thermal stability of phosphor-in-glass for high-power WLEDs // Ceram. Int. 2022. V. 48, No. 9. P. 13185 – 13192.
5. Yao Q., Zhang L., Zhang J., et al. Simple mass-preparation and enhanced thermal performance of Ce:YAG transparent ceramics for high power white LEDs // Ceram. Int. Elsevier. 2019. V. 45, No. 5. P. 6356 – 6362.
6. Kwon S. B., Choi S. H., Yoo J. H., et al. Synthesis design of Y3Al5O12: Ce3+ phosphor for fabrication of ceramic converter in automotive application // Opt. Mater. (Amst). 2018. V. 80. P. 265 – 270.
7. Nishiura S., Tanabe S., Fujioka K., et al. Preparation and optical properties of transparent Ce:YAG ceramics for high power white LED // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2009. V. 1. P. 012031.
8. Yang C. C., Chang C. L., Huang K. C., et al. The yellow ring measurement for the phosphor-converted white LED // Physics Procedia. 2011. V. 19. P. 182 – 187.
9. Yang H., Kim Y.-S. Energy transfer-based spectral properties of Tb-, Pr-, or Sm-codoped YAG:Ce nanocrystalline phosphors // J. Lumin. 2008. V. 128, No. 10. P. 1570 – 1576.
10. Sopicka-Lizer M., Michalik D., Plewa J., et al. The effect of Al–O substitution for Si–N on the luminescence properties of YAG:Ce phosphor // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32, No. 7. P. 1383 – 1387.
11. Hyun Y., Bin S., Kwon M., et al. Fabrication design for a high-quality laser diode-based ceramic converter for a laser headlamp application // Ceram. Int. Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l. 2017. No. July. P. 1 – 5.
12. Zhu Q.-Q., Li S., Yuan Q., et al. Transparent YAG:Ce ceramic with designed low light scattering for high-power blue LED and LD applications // J. Eur. Ceram. Soc. 2021. V. 41, No. 1. P. 735 – 740.
13. Hu S., Lu C., Zhou G., et al. Transparent YAG?:Ce ceramics for WLEDs with high CRI?: Ce 3 ? concentration and sample thickness effects $ // Ceram. Int. Elsevier. 2016. V. 42, No. 6. P. 6935 – 6941.
14. Feng S., Qin H., Wu G., et al. Spectrum regulation of YAG?:Ce transparent ceramics with Pr , Cr doping for white light emitting diodes application // J. Eur. Ceram. Soc. Elsevier Ltd. 2017. V. 37, No. 10. P. 3403 – 3409.
15. Won C. W., Nersisyan H. H., Won H. I., et al. Efficient solid-state route for the preparation of spherical YAG?:Ce phosphor particles // J. Alloys Compd. Elsevier B. V. 2011. V. 509, No. 5. P. 2621 – 2626.
16. Tarala V. A., Kravtsov A. A., Malyavin F. F., et al. Optical properties of non-stoichiometric YAG:Ce luminescent ceramics // Opt. Mater. (Amst). 2023. V. 143. P. 114231.
17. Kravtsov A. A., Chikulina I. S., Tarala V. A., et al. Nucleation and growth of YAG:Yb crystallites: A step towards the dispersity control // Ceram. Int. Elsevier Ltd. 2020. V. 46, No. 18. P. 28585 – 28593.
18. Hosta?a J., Picelli F., H??balov? S., et al. Sintering aids, their role and behaviour in the production of transparent ceramics // Open Ceram. 2021. V. 7.
19. Zhou T., Zhang L., Selim F. A., et al. Annealing induced discoloration of transparent YAG ceramics using divalent additives in solid-state reaction sintering // J. Eur. Ceram. Soc. Elsevier Ltd. 2017. V. 37, No. 13. P. 4123 – 4128.
20. Khanin V., Venevtsev I., Chernenko K., et al. Exciton interaction with Ce3+ and Ce4+ ions in (LuGd)3(Ga, Al)5O12 ceramics // J. Lumin. 2021. V. 237. P. 118150.
21. Kravtsov A. A., Suprunchuk V. E., Lapin V. A., et al. Evaluation of the efficiency of Cr3+ ? Cr4+ conversion in non-stoichiometric YAG: Cr ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2024. V. 44, No. 12. P. 7160 – 7169.
22. Wang L., Zhuang L., Xin H., et al. Semi-Quantitative Estimation of Ce3+/Ce4+; Ratio in YAG:Ce3+; Phosphor under Different Sintering Atmosphere // Open J. Inorg. Chem. 2015. V. 05, No. 01. P. 12 – 18.
23. Pan Y. X., Wang W., Liu G. K., et al. Correlation between structure variation and luminescence red shift in YAG:Ce // J. Alloys Compd. 2009. V. 488, No. 2. P. 638 – 642.
24. Wang Y., Cheng Z., Ye J., et al. Ce:LuAG transparent ceramics for high-brightness solid-state lighting: fabrication and effect of Ce concentration // Opt. Mater. (Amst). 2024. V. 147. P. 114697.
25. Wei N., Lu T., Li F., et al. Transparent Ce:Y3Al5O12 ceramic phosphors for white light-emitting diodes // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101, No. 6. P. 061902.
26. Xia Z., Meijerink A. Ce3+-Doped garnet phosphors: composition modification, luminescence properties and applications // Chem. Soc. Rev. 2017. V. 46, No. 1. P. 275 – 299.
27. Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Crystallogr. Sect. A. 1976. V. 32, No. 5. P. 751 – 767.
28. Song Y. H., Choi T. Y., Masaki T., et al. Photoluminescence properties and synthesis of nano-sized YAG:Ce3+ phosphor via novel synthesis method // Curr. Appl. Phys. 2012. V. 12, No. 2. P. 479 – 482.
29. Santos J. C. A., Silva E. P., Sampaio D. V., et al. Effect of the Ce3+ concentration on laser-sintered YAG ceramics for white LEDs applications // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40, No. 10. P. 3673 – 3678.
30. Li Y., Luo Z., Liu Y., et al. Ce:YScAG phosphor-converted transparent ceramics with high thermal saturation and weak concentration quenching for LED and LD white lighting // Ceram. Int. 2023. V. 49, No. 2. P. 2051 – 2060.
31. Bachmann V., Ronda C., Meijerink A. Temperature quenching of yellow Ce3+ luminescence in YAG:Ce // Chem. Mater. 2009. V. 21, No. 10. P. 2077 – 2084.
32. Huang Y., Jiang D., Zhang J., et al. Sintering kinetics of YAG ceramics // J. Rare Earths. 2014. V. 32, No. 5. P. 416 – 422.
33. Boukerika A., Guerbous L., Belamri M. Effect of different annealing atmospheres on the structural and luminescence properties of Ce3+-doped YAG phosphors synthesized by sol-gel method // Optik (Stuttg). 2016. V. 127, No. 13. P. 5235 – 5239.
34. Kuklja M. M. Defects in yttrium aluminium perovskite and garnet crystals: Atomistic study // J. Phys. Condens. Matter. 2000. No. 12(13) P. 2953 – 2967.
35. Zeng Z., Shen H., Huang M., et al. Measurement of the refractive index and thermal refractive index coefficients of Nd:YAP crystal // Appl. Opt. 1990. V. 29, No. 9. P. 1281.
36. Tian Y., Chen J., Yi X., et al. A new BaAl2O4-YAG: Ce composite ceramic phosphor for white LEDs and LDs lighting // J. Eur. Ceram. Soc. 2021. V. 41, No. 7. P. 4343 – 4348.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700
DOI: 10.14489/glc.2025.01.pp.017-027
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
