Synthesis and Luminescent Properties of Multicomponent Garnets Y3MgGa3SiO12, Y3MgGa2AlSiO12, and Y3MgGaAl2SiO12 Doped with Cr3+ Ions

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Ceramic samples of Y3MgGa3SiO12, Y3MgGa2AlSiO12, and Y3MgGaAl2SiO12 multicomponent garnets doped with 0.2 at % Cr3+ have been obtained by high-temperature solid-state synthesis. In the luminescence spectra of the synthesized garnet samples, overlapping broadband luminescence is observed in the far red spectral region caused by the 4T2 → 4A2 transition in Cr3+ ions, and a narrow band is observed in the range of 690–700 nm, corresponding to the zero-phonon line of the 2Е → 4A2 transition in Cr3+. The narrow-band and broad-band parts of the spectra are attributed to radiation from two different types of chromium centers, which are in octahedral coordination with different distortion degrees and strength of the crystal field. This results from the presence of two ions at the octahedral position of these garnets, which differ significantly in crystal chemical properties, namely, Mg2+ and Ga3+ (Al3+). The studied phosphors, which have broadband luminescence in the phytoactive far red region of the spectrum, have the potential for use in greenhouse LED lamps.

About the authors

N. M. Khaidukov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: mbrekh@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

K. S. Nikonov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: mbrekh@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

M. N. Brekhovskikh

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: mbrekh@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

N. Yu. Kirikova

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: mbrekh@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

V. A. Kondratyuk

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: mbrekh@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

V. N. Makhov

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mbrekh@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. Adachi S. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2021. V. 10. № 2. P. 026001. https://doi.org/10.1149/2162-8777/abdc01
  2. Adachi S. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2021. V. 10. № 3. P. 036001. https://doi.org/10.1149/2162-8777/abdfb7
  3. Nair G.B., Swart H.C., Dhoble S.J. // Prog. Mater. Sci. 2020. V. 109. P. 100622. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100622
  4. Dhoble S.J., Priya R., Dhoble N.S., Pandey O.P. // Luminescence. 2021. V. 36. P. 560. https://doi.org/10.1002/bio.3991
  5. Fang M.H., De Guzman G.N.A., Bao Z. et al. // J. Mater. Chem. C. 2020. V. 8. P. 11013. https://doi.org/10.1039/d0tc02705g
  6. Zhen S., Bugbee B. // Plant, Cell Environment. 2020. V. 43. № 5. P. 1259. https://doi.org/10.1111/pce.13730
  7. Tanabe Y., Sugano S. // J. Phys. Soc. Jpn. 1954. V. 9. P. 776. https://doi.org/10.1143/JPSJ.9.766
  8. Malysa B., Meijerink A., Jüstel T. // J. Lumin. 2018. V. 202. P. 523. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.05.076
  9. Huang D., Zhu H., Deng Z. et al. // J. Mater. Chem. C. 2021. V. 9. P. 164. https://doi.org/10.1039/d0tc04803h
  10. Bindhu A., Naseemabeevi J.I., Ganesanpotti S. // Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2022. V. 47. № 5. P. 621. https://doi.org/10.1080/10408436.2021.1935211
  11. Sun B., Jiang B., Fan J., et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2023. V. 106. № 1. P. 513. https://doi.org/10.1111/jace.18772
  12. Khaidukov N.M., Makhov V.N., Zhang Q. et al. // Dyes and Pigments. 2017. V. 142. P. 524. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2017.04.013
  13. Хайдуков Н.М., Бреховских М.Н., Кирикова Н.Ю. и др. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 8. С. 1027. https://doi.org/10.31857/S0044457X20080061
  14. Хайдуков Н.М., Бреховских М.Н., Кирикова Н.Ю. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 4. С. 531. https://doi.org/10.31857/S0044457X22040092
  15. Mares J.A., Nie W., Boulon G. // J. Phys. France. 1990. V. 51. P. 1655. https://doi.org/10.1051/jphys:0199000510150165500
  16. McCumber D.E., Sturge M.D. // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. P. 1682. https://doi.org/10.1063/1.1702657
  17. Jansen T., Jüstel T., Kirm M. et al. // J. Lumin. 2018. V. 198. P. 314. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.02.054
  18. Pott G.T., McNicol B.D. // J. Solid State Chem. 1973. V. 7. P. 132. https://doi.org/10.1016/0022-4596(73)90145-X
  19. Abritta T., Melamed N.T., Maria Neto J., De Souza Barros F. // J. Lumin. 1979. V. 18–19. P. 179. https://doi.org/10.1016/0022-2313(79)90098-X
  20. Henderson B., Imbush G.F. Optical Spectroscopy of Inorganic Solids. Oxford: Clarendon Press, 1989.
  21. Shang L., Liu M., Duan C.K. // J. Phys. Chem. Lett. 2022. V. 13. № 45. P. 10635. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c02835
  22. Quérel G., Reynard B. // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. № 2. P. 195. https://doi.org/10.1029/97GL03614
  23. Brik M.G., Camardello S.J., Srivastava A.M. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2015. V. 4. № 3. P. R39. https://doi.org/10.1149/2.0031503jss
  24. Feofilov S.P., Kulinkin A.B., Rodnyi P.A. et al. // J. Lumin. 2018. V. 200. P. 196. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.04.017
  25. Senden T., van Dijk-Moes R.J.A., Meijerink A. // Light Sci. Appl. 2018. V. 7. P. 8. https://doi.org/10.1038/s41377-018-0013-1

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (62KB)
3.

Download (57KB)
4.

Download (80KB)
5.

Download (141KB)
6.

Download (63KB)
7.

Download (99KB)
8.

Download (107KB)
9.

Download (177KB)
10.

Download (64KB)
11.

Download (305KB)
12.

Download (75KB)

Copyright (c) 2023 Н.М. Хайдуков, К.С. Никонов, М.Н. Бреховских, Н.Ю. Кирикова, В.А. Кондратюк, В.Н. Махов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».