About the precursors defects influence on structural and optical properties of borosilicate glass containing rare-earth ions

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The results of an analysis of the structural and luminescent properties of Ce, Gd codoped aluminoborosilicate glasses are presented. It is shown that the luminescence intensity of oxygen-deficient centers increases with the simultaneous embedding of Ce, Gd ions and changes non-linearly with their concentration. This phenomenon correlates with the process of non-linear change of the glass polymerization and the number of highly symmetrical positions of Gd3+-ions. The codoping effect is explained by the coexistence of different structural positions of codopant ions in the aluminoborosilicate glass matrix and their interaction with intrinsic defects of the glass matrix.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. V. Malchukova

Ioffe Institute

Author for correspondence.
Email: e.malchukova@mail.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

V. S. Levitskiy

“R&D Center for Thin Film Technologies in Energetics” LLC

Email: e.malchukova@mail.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

N. G. Tyurnina

I. V. Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: e.malchukova@mail.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

Z. G. Tyurnina

I. V. Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: e.malchukova@mail.ioffe.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Мальчукова Е.В. Структурная эволюция допированных оксидных стекол под действием ионизирующей радиации. Дисс. … д-ра физ.-мат. наук. Иркутск: Иркутский гос. ун-т, 2016. 276 с.
  2. Мальчукова Е.В., Теруков Е.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 7. С. 956; Malchukova E.V., Terukov E.I. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. No. 7. P. 797.
  3. Hosono H., Abe Y., Kinser D.L. et al. // Phys. Rev. B. 1992. V. 46. No. 18. P. 11445.
  4. Malchukova E., Boizot B., Ghaleb D., Petite G. // J. Non-Cryst. Solids. 2006. V. 352. No. 4. P. 297.
  5. Malchukova E., Boizot B., Petite G., Ghaleb D. // J. Non-Cryst. Solids. 2008. V. 354. No. 30. P. 3592.
  6. Meera B.N., Sood A.K., Chandrabhas N., Ramakrishna J. // J. Non-Cryst. Solids. 1990. V. 126. No. 3. P. 224.
  7. McMillan P. // Amer. Mineral. 1984. V. 69. No. 7-8. P. 622.
  8. Iton L.E., Turkevich J. // J. Phys. Chem. 1977. V. 81. No. 5. P. 435.
  9. Simon S., Ardelean I., Filip S. et al. // Solid State Commun. 2000. V. 116. No. 2. P. 83.
  10. Kliava J., Edelman I., Potseluyko A. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2004. V. 272—276. Art. No. E1647.
  11. Brodbeck C.M., Iton L.E. // J. Chem. Phys. 1985. V. 83. No. 9. P. 4285.
  12. Бреховских М.Н., Солодовников С.П., Моисеева Л.В. и др. // Неорг. матер. 2018. Т. 54. № 7. С. 753; Brekhovskikh M.N., Solodovnikov S.P., Moiseeva L.V. et al. // Inorg. Mater. 2018. V. 54. No. 7. P. 713.
  13. Amossov A.V., Rybaltovsky A.O. // J. Non-Cryst. Solids. 1994. V. 179. P. 226.
  14. Bunker B.C., Tallant D.R., Kirkpatrick R.J., Turner G.L. // Phys. Chem. Glass. 1990. V. 31. No. 1. P. 30.
  15. Mysen B.O., Frantz J.D. // Eur. J. Mineral. 1993. V. 5. No. 3. P. 393.
  16. Mysen B.O., Frantz J.D. // Contrib. Mineral. Petrol. 1994. V. 117. No. 1. P. 1.
  17. Неволина Л.А., Королева О.Н., Тюрнина Н.Г., Тюрнина З.Г. // Физ. и химия стекла. 2021. Т. 47. № 1. С. 29; Nevolina L.A., Koroleva O.N., Tyurnina N.G., Tyurnina Z.G. // Glass. Phys. Chem. 2021. V. 47. No. 1. P. 24.
  18. Neuville D.R. // Chem. Geol. 2006. V. 229. No. 1-3. P. 28.
  19. Мальчукова Е.В., Непомнящих А.И., Буазо Б., Теруков Е.И. // Физ. и химия стекла. 2018. Т. 44. № 4. С. 430; Malchukova E.V., Nepomnyashchikh A.I., Boizot B., Terukov E.I. // Glass Phys. Chem. 2018. V. 44. No. 4. P. 356.
  20. Мальчукова Е.В., Тюрнина Н.Г., Тюрнина З.Г., Теруков Е.И. // Физ. и химия стекла. Т. 48. № 5. С. 527; Mal’chukovа E.V., Tyurnina N.G., Tyurnina Z.G., Terukov E.I. // Glass Phys. Chem. 2022. V. 48. No. 5. P. 363.
  21. Malchukova E. // Mater. Res. Bull. 2022. V. 152. Art. No. 111847.
  22. Мальчукова Е.В., Буазо Б., Теруков Е.И. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 7. С. 938; Malchukova E.V., Boizot B., Terukov E.I. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V 84. No. 7. P. 770.
  23. Мальчукова Е.В., Буазо Б., Трапезникова И.Н. и др. // Изв. РАН Сер. физ. 2019. Т. 83. № 3. С. 334; Malchukova E.V., Boizot B., Trapeznikova I.N. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2019. V. 83. № 3. P. 277.
  24. Ожован М.И. // Письма в ЖЭТФ. 2004. Т. 79. № 12. С. 769; Ojovan M.I. // JETP Lett. 2004. V. 79. No. 12. P. 632.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction pattern of synthesized Ce, Gd-codoped ABS glass (25Gd/75Ce).

Download (93KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Distribution of elements in Ce, Gd-co-doped ABS glass (25Gd/75Ce) according to scanning electron microscopy data in mapping mode: (a) Si Kα1, (b) O Kα1, (c) Na Kα1,2, (d) Al Kα1, (e) C Kα1,2, (e) Zr Lα1, (g) Ce Lα1, (h) Gd Lα1.

Download (813KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Raman spectra of ABS glasses codoped with Ce, Gd ions: (a) 1 — 25Gd/75Ce, 2 — 50Ce/50Gd, 3 — 5Gd/25Ce, and undoped (4) upon excitation with λex = 532 nm (Nd-YAG laser). (b) Change in the region of Qn bands with the concentration ratio (CeO2/CeO2 + Gd2O3), which is a characteristic of the degree of polymerization of the silicate glass stack.

Download (179KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. EPR spectra of co-doped ABS glasses (1 — 25Gd/75Ce, 2 — 50Ce/50Gd, 3 — 75Gd/25Ce) depending on the ratio of rare-earth co-dopants (a). The ratio of highly symmetric Gd3+ positions in ABS glass as a function of the ratio of co-dopant concentrations (CeO2/CeO2+Gd2O3) (b).

Download (220KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Luminescence spectra of co-doped (1 — 25Gd/75Ce, 2 — 50Ce/50Gd, 3 — 75Gd/25Ce) and undoped (4) ABS glasses upon excitation with λex = 244 nm (Ar+ laser) (a); inset — luminescence spectra with time resolution: 1 — d = 100 ns, G = 50 ns, 2 — d = 150 ns, G = 9 ms, excitation λex = 266 nm (Nd: YAG laser). Luminescence spectra of Ce- (1) and Eu-monodoped (2) and codoped (3 — 25Gd/75Ce and 4 — 75Gd/25Ce) ABS glasses upon excitation with λex = 244 nm (Ar+ laser) (b). Luminescence intensity of CDC in ABS glass as a function of the ratio of codopant concentrations (CeO2/CeO2+Gd2O3) (c).

Download (202KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».