Broadband near-IR photoluminescence of divalent copper impurity center in LaAlO3 perovskite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В образцах перовскитов LaAlO3, легированных медью, обнаружена широкополосная фотолюминесценция в ближнем ИК-диапазоне. Ee источником, по-видимому, является оптически-активный центр, образованный при гетеровалентном замещении катиона Al3+ на Cu2+. Дополнительное введение четырехвалентных катионов Sn4+, Zr4+ и Hf4+ обеспечивает зарядовую компенсацию гетеровалентного замещения, что приводит к возрастанию интенсивности фотолюминесценции соответствующих солегированных материалов.

Keywords

About the authors

A. N. Romanov

Federal Research Center of Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences

Email: alexey.romanov@list.ru
Kosygina St., 4, Moscow, 119991 Russia

E. V. Haula

Federal Research Center of Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences

Email: alexey.romanov@list.ru
Kosygina St., 4, Moscow, 119991 Russia

A. A. Kapustin

Federal Research Center of Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences

Email: alexey.romanov@list.ru
Kosygina St., 4, Moscow, 119991 Russia

D. G. Filatova

Lomonosov Moscow State University

Email: alexey.romanov@list.ru
Leninskie Gory, 1, Moscow, 119991 Russia

I. A. Rodin

Lomonosov Moscow State University

Email: alexey.romanov@list.ru
Leninskie Gory, 1, Moscow, 119991 Russia

A. M. Kulizade

Lomonosov Moscow State University

Email: alexey.romanov@list.ru
Leninskie Gory, 1, Moscow, 119991 Russia

V. N. Korchak

Federal Research Center of Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: alexey.romanov@list.ru
Kosygina St., 4, Moscow, 119991 Russia

References

  1. Moncorge R. Laser materials based on transition metal ions // Opt. Mater. 2017. V. 63. P. 105–117. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2016.05.060
  2. Meijer G. Infrared fluorescence of copper-activated zinc sulphide phosphors // J. Phys. Chem. Solids. 1958. V. 7. № 2–3. P. 153–158. https://doi.org/10.1016/0022-3697(58)90256-7
  3. Broser I., Maier H., Schulz H-J. Fine structure of the infrared absorption and emission spectra of Cu2+ in ZnS and CdS crystals // Phys. Rev. А. 1965. V. 140. № 6. P. A2135–A2138. https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A2135
  4. Broser I., Hoffmann A., Heitz R., Thurian P. Zeeman and piezospectroscopy of the Cu2+ center in CdS // J. Lumin. 1991. V. 48–49. P. 693–697. https://doi.org/10.1016/0022-2313(91)90221-G
  5. Kimpel B.M., Schulz H.-J. Infrared luminescence of ZnO:Cu2+ (d9) // Phys. Rev. B. 1991. V. 43. № 12–15. P. 9938–9940. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.43.9938
  6. Pozza G., Ajo D., Chiari G. et al. Photoluminescence of the inorganic pigments Egyptian blue, Han blue and Han purple // J. Cult. Heritage. 2000. V. 1. № 4. P. 393–398. https://doi.org/10.1016/S1296-2074(00)01095-5
  7. Accorsi G., Verri G., Bolognesi M. et al. The exceptional near-infrared luminescence properties of cuprorivaite (Egyptian blue) // Chem. Commun. 2009. V. 23. P. 3392–3394. https://doi.org/10.1039/B902563D
  8. Li Y.-J., Ye S., Wang C.-H. et al. Temperature-dependent near-infrared emission of highly concentrated Cu2+ in CaCuSi4O10 phosphor // J. Mater. Chem. C. 2014. V. 2. № 48. P. 10395–10402. https://doi.org/10.1039/C4TC01966K
  9. Romanov A.N., Haula E.V., Shashkin D.P., Korchak V.N. Broadband near-IR photoluminescence of trigonal-bipyramidal coordinated Cu2+ impurity center in YGaO3, YInO3 and GdInO3 hexagonal phases // J. Lumin. 2020. V. 228(2A). Р. 117652. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117652
  10. Dubicki L., Krausz E., Riley M. The first d-d fluorescence of a six-coordinate copper(II) ion // J. Am. Chem. Soc. 1989. V. 111. № 9. P. 3452–3454. https://doi.org/10.1021/ja00191a065
  11. Dubicki L., Krausz E., Riley M. Structured d-d fluorescence from CuF64− doped in cubic and tetragonal perovskites // Chem. Phys. Lett. 1989. V. 157. № 4. P. 315–320. https://doi.org/10.1016/0009-2614(89)87254-9
  12. Dubicki L., Riley M., Krausz E. Electronic structure of the copper(II) ion doped in cubic KZnF3 // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. № 3. P. 1930–1938. https://doi.org/10.1063/1.467703
  13. Romanov A.N., Haula E.V., Kapustin A.A., Kostyukov A.A., Egorov A.E., Kuzmin V.A., Korchak V.N. Broadband near infrared photoluminescence of Cu2+-doped corundum (α-Al2O3) // J. Am. Ceram. Soc. 2024. V. 107. № 2. P. 979–983. https://doi.org/10.1111/jace.19485
  14. Романов А.Н., Хаула Е.В., Капустин А.А., Кули-заде А.М., Корчак В.Н. Влияние солегирующих ионов на ИК-фотолюминесценцию примесных центров Cu2+ в корунде (α-Al2O3) // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 11. С. 1303–1308. https://doi.org/10.31857/S0002337X23110118
  15. Adachi S. Review–photoluminescence properties of Cr3+-activated oxide phosphors // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2021. V. 10. Р. 026001. https://doi.org/10.1149/2162-8777/abdc01
  16. Ueda J., Minowa T., Xu J., Tanaka S., Nakanishi T., Takeda T., Tanabe S. Highly thermal stable broadband near-infrared luminescence in Ni2+-doped LaAlO3 with charge compensator // ACS Appl. Opt. Mater. 2023. V. 1. № 6. P. 1128–1137. https://doi.org/10.1021/acsaom.3c00041
  17. Томашпольский Ю.Я., Садовская Н.В., Рыбакова Л.Ф., Холопова С.Ю., Борисов Ю.В. Наноструктурные особенности фазообразования CeO2/LaAlO3 и CeO2/(Ni-W), полученных осаждением из металлоорганических растворов // Неорган. материалы. 2011. Т. 47. № 12. С. 1497–1501.
  18. Томашпольский Ю.Я., Рыбакова Л.Ф., Садовская Н.В., Холопова С.Ю., Борисов Ю.В. Наноструктурные особенности фазообразования в YBa2Cu3O7/LaAlO3 и YBa2Cu3O7/CeO2/(Ni–W), полученных осаждением из металлоорганических растворов // Неорган. материалы 2012. Т. 48. № 1. С. 51–56.
  19. Howard C.J., Kennedy B.J., Chakoumakos B.C. Neutron powder diffraction study of rhombohedral rare-earth aluminates and the rhombohedral to cubic phase transition // J. Phys.: Condens. Matter. 2000. V. 12. P. 349–365. https://doi.org/10.1088/0953-8984/12/4/301
  20. Huang С., Li S., Gong Q., Fang Q., Xu M., Tao S., Zhao C., Hang Y. Optical properties of Nd,Th:LaAlO3 demonstrates its potential in high-energy pulsed laser // Opt. Laser Technol. 2022. V. 156. Р. 108495. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108495
  21. Chang Y.-C., Hou D.-S., Yu Y.-D., Xie S.-S., Zhou T. Color center and domain structure in the single crystals of LaAlO3 // J. Cryst. Growth. 1993. V. 129. № 1–2. P. 362–364. https://doi.org/10.1016/0022-0248(93)90466-A

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).