Новиков Евгений Александрович, преподаватель кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Evgeny A. Novikov, Lecturer at the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Кузьменко Александр Павлович, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Регионального центра нанотехнологий
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Aleksander P. Kuzmenko, Doctor of Science (Physics and Mathematics), Professor, Chief Researcher of the Regional Center of Nanotechnology
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Родионов Владимир Викторович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Регионального центра нанотехнологий
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Vladimir V. Rodionov, Candidate of Science (Physics and Mathematics), Senior Researcher of the Regional Center of Nanotechnology
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Емельянов Виктор Михайлович, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры дизайна и индустрии моды
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Viktor M. Yemelyanov, Doctor of Science (Engineering), Professor, Chief Researcher of the Department of Design and Fashion Industry
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Аникин Дмитрий Петрович, генеральный директор ООО «РУСИД»
территория Северная промзона, участок 95, г. Армавир 352900, Краснодарский край
Dmitry P. Anikin, General Manager
Severnaya Promzona territory, sec. 95/5, Armavir 352900
Неручев Юрий Анатольевич, доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики и нанотехнологий, научный руководитель научно-исследовательского центра физики конденсированного состояния
ул. Радищева, д. 33, г. Курск 305000
Yury A. Neruchev, Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor of the Department of Physics and Nanotechnology, Scientific Supervisor of the Research Center for Condensed Matter Physics
33 Radishcheva Str., Kursk 305000
Цель исследования. Определить влияние на фотолюминесценцию люминофоров из иттрий-алюминиевого граната, активированного ионами церия Ce3+, размеров его кристаллических частиц и концентрации ионов церия в них.
Методы. Проведены структурные электронно- и конфокально-микроскопические, флуоресцентные, микроспектральные с использованием в качестве источника возбуждения лазер lex =473 нм, энергодисперсионные, рентгенодифракционные исследования, а также гониофотометрические измерения по радиальному распределению силы света, возбуждаемого матрицей светодиодов.
Результаты. Проведен детальный гранулометрический анализ размеров кристаллических частиц люминофоров для двух образцов разных производителей, построены кумулятивные распределения M(d) и установлены их квантили. По результатам измерения фотолюминесценции от отдельных кристаллических частиц в составах люминофоров на основе YAG:Ce3+ в этих образцах обнаружен стоксов сдвиг: коротковолновый – для частиц с размерами менее 10 мкм и с малой концентрацией и длинноволновый – при размерах более 10 мкм с повышенной концентрацией свыше ~ 0,2%. Полученные размерно-эмиссионные зависимости микроспектральные lem(d) и энергетические Imax(d) согласовывались с описанием, построенным на основании предложенного физического механизма их формирования переходами 5d ® 2F5/2 и 5d ® 2F7/2.
Заключение. Обнаружен коротковолновый сдвиг максимумов интенсивности фотолюминесценции для кристаллических частиц менее 10 мкм, обусловленный значительным возрастанием влияния поверхностных напряжений за счет сокращения количества атомов. Для бóльших размеров частиц характерные максимумы интенсивности фотолюминесценции перестают зависеть от длины волны. Радиальное распределение силы света, определенное гониофотометрическим методом, позволило рассчитать значения светового потока 1350 лм и 1140 лм соответственно для светодиодных матриц, имеющих в составе по 8 светодиодов с исследуемыми люминофорами.
Purpose of research. Determine the effect on the photoluminescence of phosphors from yttrium-aluminum garnet activated by cerium ions Ce3+, the size of its particles and the concentration of cerium ions in them.
Methods. Structural electron and confocal microscopic, fluorescent, microspectral studies using a laser lex = 473 nm as an excitation source, energy dispersive, X-ray diffraction studies, as well as goniophotometric measurements on the radial distribution of light intensity excited by the LED matrix were carried out.
Results. A detailed granulometric analysis of the particle sizes of phosphors was carried out for two samples from different manufacturers, cumulative distributions M(d) were constructed and their quantiles were established. Based on the results of measuring photoluminescence from individual particles in the compositions of phosphors based on YAG:Ce3+, a Stokes shift was detected in these samples: short-wavelength – for particles with sizes less than 10 μm and with low concentration and long-wavelength – with sizes greater than 10 μm with an increased concentration of over ~0.2% . The obtained microspectral size-emission dependences lem(d) and energy Imax(d) were consistent with the description based on the proposed physical mechanism of their formation by the 5d → 2F5/2 and 5d → 2F7/2 transitions.
Conclusion. A short-wavelength shift of photoluminescence intensity maxima for particles smaller than 10 μm was discovered, due to a significant increase in the influence of surface stresses due to a reduction in the number of atoms. For larger particle sizes, the characteristic photoluminescence intensity maxima cease to depend on the wavelength. The radial distribution of luminous intensity determined by the goniophotometric method made it possible to calculate the value of the luminous flux equal to 1350 lm and 1140 lm, respectively, for LED matrices containing 8 LEDs with the studied phosphors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.