Результат интеллектуальной деятельности: ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, интегральной оптики и может быть применено для производства светоизлучающих диодов белого свечения, сцинтилляторов, в индикаторной технике для отображения знаковой, графической и телевизионной информации.

Цель изобретения - увеличение интенсивности люминесценции на длине электронного перехода ⁵D₀→⁷F₂ иона европия.

Поставленная цель достигается тем, что люминесцентный материал состоит из нового молибдата состава Li₃BaSrGd₃(MoO₄)₈ со слоистой шеелитоподобной структурой, легированного ионами Eu³⁺. Люминесцентный материал имеет формулу Li₃BaSrGd_3-3xEu_3x(MoO₄)₈, (0.02≤x≤0.04).

Аналогами предлагаемого люминесцентного материала являются люминофоры на основе двойных молибдатов [1, 2], имеющих шеелитоподобную структуру (1. Соколов В.В., Усков Е.М. Яркий красный люминофор с высокой цветопередачей на основе соединения NaY_1-xEu_x(MoO₄)₂. Химия в интересах устойчивого развития. 2000. Т. 8. №1. С. 281-284. 2. Золотова Е.С., Рахманова М.И., Соколов В.В., Усков Е.М. Влияние висмута и кальция на интенсивность люминесценции люминофора NaY_1-xEu_x(MoO₄)₂. Журнал неорганические материалы. 2011. Т. 47. №11. С. 1368-1371)

Недостатком этих люминесцентных материалов является относительно низкая интенсивность люминесценции ионов Eu³⁺ за счет концентрационного тушения, а также низкий коэффициент преобразования световой энергии.

Наиболее близким по качественному составу люминесцентному материалу по изобретению - прототипом - является люминесцентный материал на основе тройного молибдата Li₃Ba₂Ln₃(MoO₄)₈, Ln-La, Gd, Y, Lu, легированный 8-10 ат. % европия или тербия [3], (3. Кожевникова Н.М., Мохосоев М.В., Корсун В.П„ Алексеев Ф.П. Люминесцентный материал. Авторское свидетельство СССР №1634696 от 15.03.91). В пересчете на оксиды состав люминесцентного материала соответствует, масс. %: Li₂O 2.08-2.11, ВаО 14.52-16.71, Ln₂O₃ 12.72-24.75, Eu₂O₃ 4.16-5.70, MoO₃ - остальное.

Недостатком этого материала является невысокая интенсивность люминесценции Eu³⁺, низкий энергосъем вследствие концентрационного тушения.

Увеличение интенсивности люминесценции на длине электронного перехода ⁵D₀→⁷F₂ иона европия достигается тем, что люминесцентный материал, содержащей оксиды лития, бария, гадолиния, европия, молибдена, дополнительно содержит оксид стронция, образуя при этом материал состава Li₃BaSrGd_3-3xEu_3x(MoO₄)₈, (0.02≤x≤0.04), в пересчете на оксиды состав люминесцентного материала соответствует, масс. %: Li₂O 5.55-5.68, ВаО 7.68-7.75, SrO 7.39-7.44, Gd₂O₃ 27.23-27.59, Eu₂O₃ 0.32-0.68, MoO₃ - остальное.

Соотношения заявляемых составов обусловлены областью фазовой однородности молибдата Li₃BaSrGd_3-3xEu_3x(MoO₄)₈, образующегося в системе Li₂O-BaO-CaO-Gd₂O₃-Eu₂O₃-MoO₃.

Люминесцентный материал Li₃BaSrGd_3-3xEu_3x(MoO₄)₈ (0.02≤x≤0.4) кристаллизуется в слоистой шеелитоподобной структуре, принадлежит к структурному типу моноклинно искаженного шеелита, пр. гр. С2/с, изоструктурен Li₃Ba₂R₃(MoO₄)₈, R-La, Gd, Y, Lu. В структуре Li₃BaSrGd₃(MoO₄)₈, легированном Eu³⁺, реализуются сотоподобные слои из R-восьмивершинников, к обеим сторонам слоя присоединяются Mo-тетраэдры через общие кислородные вершины. Атомы лития занимают различные кристаллографические позиции, треть атомов лития статистически располагается по позициям редкоземельного элемента с к.ч. = 8. Оставшиеся 2/3 атомов лития локализованы в частной позиции на оси второго порядка с октаэдрической координацией по кислороду [3]. Атомы Ва и Sr имеют координацию 10 и находятся между слоями, образованными полиэдрами Мо и РЗЭ. Кристаллохимическая формула соединений записана в виде: Li₂(Ba_0.43Sr_0.42R_0.15)₂(R_0.675Ba_0.039Sr_0.036Li_0.25)₄(MoO₄)₈.

Пример 1. Шихту состава, масс. %: Li₂O - 5.55, ВаО - 7.76, SrO - 7.44, Gd₂O₃-27.59, Eu₂O₃ - 0.32, MoO₃ - остальное, гомогенизируют путем многократного перетирания в агатовой ступке со спиртом и проводят двухступенчатый отжиг при 550-600°C в течение 40-45 ч. и 700-750°C в течение 70-75 ч. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине электронного перехода ⁵D₀→⁷F₂ иона европия в 1.6 раз выше, чем прототип, и в 1.7 раз выше, чем промышленный люминофор К-77 Y₂O₃:Eu³⁺ (1 ат. %), что показано в таблице.

Пример 2. Шихту состава, масс. %: Li₂O - 5.68, ВаО - 7.68, SrO - 7.39, Gd₂O₃ - 27.23, Eu₂O₃ 0.48, MoO₃ - остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода ⁵D₀→⁷F₂ в 1.8 раза выше, чем прототип и в 1.9 раза выше, чем промышленный люминофор К-77 Y₂O₃:Eu³⁺ (1 ат. %). Результаты измерений интенсивности люминесценции Eu³⁺ приведены в таблице.

Пример 3. Шихту состава, масс. %: Li₂O - 5.62, ВаО - 7.72, SrO - 7.42, Gd₂O₃ - 27.98, Eu₂O₃ - 0.68, MoO₃ - остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода ⁵D₀→⁷F₂ в 1.85 раза выше, чем прототип, и в 1.95 раза выше, чем промышленный люминофор К-77 Y₂O₃:Eu³⁺ (1 ат. %). Результаты измерений интенсивности люминесценции Eu³⁺ приведены в таблице.

Уменьшение содержания оксида лития ниже 5.55 масс. % приводит к нарушению однородности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество. Увеличение содержания оксидов гадолиния и оксидов бария, стронция выше 27.59 и 7.75, 7.44 масс. % соответственно способствует образованию второй фазы Gd₂(MoO₄)₃ или BaMoO₄, SrMoO₄, что приводит к многофазности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество.

Как следует из полученных результатов, техническим результатом изобретения является повышение интенсивности люминесценции ионов европия. В интервале 6-12 мол. % Eu³⁺ интенсивность люминесценции люминесцентного вещества состава Li₃BaSrGd_3-xEu_x(MoO₄)₈, (0.02≤x≤0.04) превышает интенсивность промышленного люминофора К-77 и прототипа.

Примечание: источник возбуждения - ксеноновая лампа высокого давления ДкСШ 150-1М. Измерение интенсивности люминесценции проведено на длине волны 616 нм электронного перехода ⁵D₀→⁷F₂.

I_отн* соответствует интенсивности люминесцентного материала относительно промышленного люминофора К-77, вторая цифра в столбце I_отн соответствует интенсивности люминесцентного материала относительно прототипа.

Люминесцентный материал, содержащий оксиды лития LiO, бария ВаО, гадолиния GdO, европия EuO, молибдена MoO, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксид стронция SrO при следующем соотношении компонентов, масс. %: