Теплофизические характеристики монокристаллов твердых растворов Ba1–x–yYbxRyF2+x+y (R = Tm, Ho)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Методом Бриджмена в вакууме с использованием фторирующей атмосферы CF4 выращены монокристаллы твердых растворов Ba1–x–yYbxRyF2+x+y (R = Tm, Ho). Определены закономерности изменения коэффициента теплопроводности в диапазоне 50–300 K и показателя преломления от видимого до ИК-диапазона спектра. Теплопроводность полученных твердых растворов при комнатной температуре уменьшается с 3.39 до 1.18 и с 3.11 до 1.18 Вт/(м К) для R = Tm, Ho соответственно при увеличении концентрации иттербия от 2 до 14 мол. %. При повышении содержания гольмия и тулия в твердых растворах происходит постепенное увеличение показателя преломления, а при увеличении длины волны – его постепенное уменьшение.

Sobre autores

С. Кузнецов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Autor responsável pela correspondência
Email: kouznetzovsv@gmail.com
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, ГСП-1,

В. Конюшкин

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: kouznetzovsv@gmail.com
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, ГСП-1,

А. Накладов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: kouznetzovsv@gmail.com
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, ГСП-1,

П. Попов

Брянский государственный университет им. И.Г. Петровского

Email: kouznetzovsv@gmail.com
Россия, 241036, Брянск, ул. Бежицкая, 14

А. Пыненков

Институт физики и химии, Мордовский государственный университет
им. Н.П. Огарева

Email: kouznetzovsv@gmail.com
Россия, 430005, Саранск, ул. Большевистская, 68

К. Нищев

Институт физики и химии, Мордовский государственный университет
им. Н.П. Огарева

Email: kouznetzovsv@gmail.com
Россия, 430005, Саранск, ул. Большевистская, 68

А. Александров

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: kouznetzovsv@gmail.com
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, ГСП-1,

Bibliografia

  1. Brites C.D.S., Marin R., Suta M., Carneiro Neto A.N., Ximendes E., Jaque D., Carlos L.D. Spotlight on Luminescence Thermometry: Basics, Challenges, and Cutting-Edge Applications // Adv. Mater. 2023. V. 35. P. 2302749. https://doi.org/10.1002/adma.202302749
  2. Runowski M., Marciniak J., Grzyb T., Przybylska D., Shyich-uk A., Barszcz B., Katrusiak A., Lis S. Lifetime Nanomanometry – High-Pressure Luminescence of Up-Converting Lanthanide Nanocrystals – SrF2:Yb3+,Er3+ // Nanoscale. 2017. V. 9. P. 16030–16037. https://doi.org/10.1039/C7NR04353H
  3. Przybylska D., Ekner-Grzyb A., Grześkowiak B.F., Grzyb T. Upconverting SrF2 nanoparticles doped with Yb3+/Ho3+,Yb3+/Er3+ and Yb3+/Tm3+ Ions – Optimisation of Synthesis Method, Structural, Spectroscopic and Cytotoxicity Studies // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 8669. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45025-1
  4. Sun L., Wei R., Feng J., Zhang H. Tailored Lanthanide-Doped Upconversion Nanoparticles and their Promising Bioapplication Prospects // Coord. Chem. Rev. 2018. V. 364. P. 10–32. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2018.03.007
  5. Wolfbeis S. An Overview of Nanoparticles Commonly Used in Fluorescent Bioimaging // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. P. 4743–4768. https://doi.org/10.1039/C4CS00392F
  6. Pominova D.V., Ryabova A.V., Romanishkin I.D., Grachev P.V., Burmistrov I.A., Kuznetsov S.V. Multifunctional Upconversion Nanoparticles Based on NaYGdF4 for Laser Induced Heating, Non-Contact Temperature Sensing and Controlled Hyperthermia with Use of Pulsed Periodic Laser Excitation // Saratov Fall Meeting 2017: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XIX, SPIE. 2018. P. 334–340. https://doi.org/10.1117/12.2312484
  7. Weissleder R. A Clearer Vision for in vivo Imaging // Nat. Biotechnol. 2001. V. 19. P. 316–317. https://doi.org/10.1038/86684
  8. Janani K., Gayathri E., Vijayatha V., Ramasubramanian S., Thiyagarajan P. Emission Colour Tuning in KLnF4:Yb3+,Er3+/Ho3+ Phosphor // J. Rare Earths. 2023. https://doi.org/10.1016/j.jre.2023.02.014
  9. Arnold M., Katzmann J., Naik A., Görne A. L., Härtling T., George J., Schuster C. Investigations on Electron Beam Irradiated Rare-Earth Doped SrF2 for Application as Low Fading Dosimeter Material: Evidence for and DFT Simulation of a Radiation-Induced Phase // J. Mater. Chem. C. 2022. V. 10. P. 11579–11587. https://doi.org/10.1039/D2TC01773C
  10. Madirov E.I., Konyushkin V.A., Nakladov A.N., Fedorov P.P., Bergfeldt T., Busko D., Howard I.A., Richards B.S., Kuznetsov S.V., Turshatov A. An up-Conversion Luminophore with High Quantum Yield and Brightness Based on BaF2 :Yb3+,Er3+ Single Crystals // J. Mater. Chem. C. 2021. V. 9. P. 3493–3503. https://doi.org/10.1039/D1TC00104C
  11. Yagoub M.Y.A., Swart H.C., Coetsee E. Structural, Surface and Luminescent Properties of SrF2:Eu Annealed Thin Films // Vacuum. 2021. V. 191. P. 110362. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2021.110362
  12. Przybylska D., Grzyb T. Synthesis and up-Conversion of Core/Shell SrF2:Yb3+,Er3+@SrF2:Yb3+,Nd3+ Nanoparticles under 808, 975, and 1532 nm Excitation Wavelengths // J. Alloys Compd. 2020. V. 831. P. 154797. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154797
  13. Ryszczyńska S., Grzyb T. NIR-to-NIR and NIR-to-Vis up-Conversion of SrF2:Ho3+ Nanoparticles under 1156 nm Excitation // Methods Appl. Fluoresc. 2022. V. 10. P. 024001. https://doi.org/10.1088/2050-6120/ac4999
  14. Richards B.S., Hudry D., Busko D., Turshatov A., Howard I.A. Photon Upconversion for Photovoltaics and Photocatalysis: a Critical Review: Focus Review // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 9165–9195. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00034
  15. Radzhabov E.A., Shendrik R.Yu. Upconversion of infrared radiation in Er3+-doped alkaline-earth fluorides // Opt. Spectrosc. 2020. V. 128. P. 1752–1757. https://doi.org/10.1134/S0030400X20110211
  16. Karimov D.N., Demina P.A., Koshelev A.V., Rocheva V.V., Sokovikov A.V., Generalova A.N., Zubov V.P., Khaydukov E.V., Koval’chuk M.V., Panchenko V.Ya. Upconversion Nanoparticles: Synthesis, Photoluminescence Properties, and Applications // Nanotechnol. Russ. 2020. V. 15. P. 655–678. https://doi.org/10.1134/S1995078020060117
  17. Liu X., Ji Q., Hu Q., Li C., Chen M., Sun J., Wang Y., Sun Q., Geng B. Dual-mode Long-Lived Luminescence of Mn2+-Doped Nanoparticles for Multilevel Anticounterfeiting // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 30146–30153. https://doi.org/10.1021/acsami.9b09612
  18. Li J., Xia D., Gao M., Jiang L., Zhao S., Li G. Invisible Luminescent Inks and Luminescent Films Based on Lanthanides for Anti-Counterfeiting // Inorg. Chim. Acta. 2021. V. 526. P. 120541. https://doi.org/10.1016/j.ica.2021.120541
  19. Woidasky J., Sander I., Schau A., Moesslein J., Wendler P., Wacker D., Gao G., Kirchenbauer D., Kumar V., Busko D., Howard I.A., Richards B.S., Turshatov A., Wiethoff S., Lang-Koetz C. Inorganic Fluorescent Marker Materials for Identification of Post-Consumer Plastic Packaging // Resour. Conserv. Recycl. 2020. V. 161. P. 104976. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104976
  20. Dobretsova E.A., Xia X., Pant A., Lim M.B., De Siena M.C., Boldyrev K.N., Molchanova A.D., Novikova N.N., Klimin S.A., Popova M.N., Chen Y., Majumdar A., Gamelin D.R., Pauzauskie P.J. Hydrothermal synthesis of Yb3+: LuLiF4 Microcrystals and Laser Refrigeration of Yb3+:LuLiF4/Silicon-Nitride Composite Nanostructures // Laser Photon. Rev. 2021. V. 15. P. 2100019. https://doi.org/10.1002/lpor.202100019
  21. Bloembergen N. Solid State Infrared Quantum Counters // Phys. Rev. Lett. 1959. V. 2. P. 84–85. N. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.2.84
  22. Ovsyankin V.V., Feofilov P.P. Mechanism of Summation of Electronic Excitations in Activated Crystals // JETP Lett. 1966. V. 3. P. 322–323.
  23. Auzel F.E. Materials and Devices Using Double-Pumped-Phosphors with Energy Transfer // Proc. IEEE. 1973. V. 61. P. 758–786. https://doi.org/10.1109/PROC.1973.9155
  24. Madirov E., Busko D., Cardona F.A., Hudry D., Kuznetsov S.V., Konyushkin V.A., Nakladov A.N., Alexandrov A.A., Howard I.A., Richards B.S., Turshatov A. Comparison of Quantum Yield of Upconversion Nanocrystals Determined by Absolute and Relative Methods // Adv. Photonics Res. 2023. V. 4. № 4. P. 2200187. https://doi.org/10.1002/adpr.202200187
  25. Monks M.-J., Würth C., Kemnitz E., Resch-Genger U. Dopant Ion Concentration-Dependent Upconversion Luminescence of Cubic SrF2:Yb3+,Er3+ Nanocrystals Prepared by a Fluorolytic Sol–Gel Method // Nanoscale. 2022. V. 14. P. 11590–11599. https://doi.org/10.1039/D2NR02337G
  26. Kuznetsov S., Ermakova Y., Voronov V., Fedorov P., Busko D., Howard I.A., Richards B.S., Turshatov A. Up-conversion quantum yields of SrF2:Yb3+,Er3+ sub-micron particles prepared by precipitation from aqueous solution // J. Mater. Chem. 2018. V. 6. P. 598–604. https://doi.org/10.1039/C7TC04913G
  27. Kuznetsov S.V., Fedorov P.P. Morphological Stability of Solid-Liquid Interface during Melt Crystallization of M1–xRxF2+x Solid Solutions // Inorg. Mater. 2008. V. 44. № 13. P. 1434–1458. https://doi.org/10.1134/S0020168508130037
  28. Попов П.А., Федоров П.П. Теплопроводность фторидных оптических материалов. Брянск: Десяточка, 2012. 210 с.
  29. Popov P.A., Sidorov A.A., Kul’chenkov E.A., Anishchenko A.M., Avetissov I.Ch., Sorokin N.I., Fedorov P.P. Thermal Conductivity and Expansion of PbF2 Single Crystals // Ionics. 2017. V. 23. № 1. P. 233–239. https://doi.org/10.1007/s11581-016-1802-2
  30. Shannon R.D. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. P. 751–767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  31. Федоров. П.П., Соболев Б.П. Концентрационная зависимость параметров элементарных ячеек фаз M1–xRxF2+x со структурой флюорита // Кристаллография. 1992. Т. 37. № 5. С. 1210–1219.
  32. Попов П.А., Федоров П.П., Кузнецов С.В., Конюшкин В.А., Осико В.В., Басиев Т.Т. Теплопроводность монокристаллов твердого раствора Ba1–xYbxF2+x // Докл. РАН. 2008. Т. 421. № 2. С. 183–185.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2.

Baixar (51KB)
Metadados
3.

Baixar (180KB)
Metadados
4.

Baixar (180KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © С.В. Кузнецов, В.А. Конюшкин, А.Н. Накладов, П.А. Попов, А.А. Пыненков, К.Н. Нищев, А.А. Александров, 2023

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies