Например, Бобцов

РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ ИТТЕРБИЙ-ЭРБИЕВЫХ ОКСИФТОРИДНЫХ НАНОСТЕКЛОКЕРАМИК

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 548.73, 539.264 РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ ИТТЕРБИЙ-ЭРБИЕВЫХ ОКСИФТОРИДНЫХ НАНОСТЕКЛОКЕРАМИК
А.О. Трофимов, А.Ю. Бибик, Р.К. Нурыев, Н.В. Никоноров, Е.В. Колобкова, В.А. Асеев
Исследованы кристаллические фазы наностеклокерамик, активированных ионами иттербия и эрбия, методом рентгенофазового анализа. Определены состав кристаллической фазы, размер кристаллов и параметры элементарной ячейки. Ключевые слова: рентгеновская дифракция, кристаллическая фаза, наностеклокерамика.
В настоящее время прозрачные фторсодержащие наностеклокерамики представляют большой интерес в качестве активных сред для лазеров, усилителей и конверторов света [1]. При разработке таких материалов необходимо контролировать состав и размер кристаллической фазы. Такой контроль необходим для управления степени вхождения активатора в кристаллическую фазу и уменьшения уровня светорассеяния на границе раздела фаз. Настоящая работа посвящена рентгенофазовому исследованию свойств свинцово-фторидных наностеклокерамик, активированных ионами иттербия и эрбия.

Интенсивность, отн.ед.
PbYOF3(1,1,1) PbYOF3(2,0,0)
Интенсивность, отн.ед.

1,4 1,0

1,2 1,0 Стеклокерамика 120 мин 0,8 Стеклокерамика 60 мин 0,6
Стеклокерамика 30 мин

0,8 Стекло 0,6 0,4

Стеклокерамика

0,4

Стекло

0,2

0,2 0,0

26 28 30 32

1450

1500

1550

1600

2, град.

ДДллииннааввооллнныы, ннмм

аб

Рисунок. Дифрактограммы стекла и стеклокерамик, активированных эрбием (0,1 мол.%) (а);

спектры поглощения стекла и стеклокерамики (б)

1650

В работе исследованы иттербий-эрбиевые стекла состава 30SiO2-15AlO3/2-29CdF2-18PbF2-5ZnF2xErF3-(3-x)YbF3, где x=0; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5. Для получения прозрачной наностеклокерамики исходные стекла подвергались вторичной термообработке при температуре 500ºC. Температура вторичной термообработки выбиралась, исходя из данных, полученных методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Время термообработки составило 30, 60 и 120 мин. Рентгенофазовый анализ проводился на длине волны λ=1,5418 Å (CuKα).
Исследования стеклокерамик с замещенными на иттрий ионами редкой земли показали, что в результате термообработки формируется кубическая гранецентрированная элементарная ячейка, в кристаллографическом отношении соответствующая кристаллу PbYOF3 [2]. Постоянная решетки равна 5,74 Å. При активации иттербием и эрбием формируется аналогичная флюоритоподобная кристаллическая фаза. Однако постоянная решетки в этом случае изменяется и равна 5,79 Å. Размеры кристалла рассчитаны по формуле Шеррера и достигают 40 нм. Увеличение времени термообработки приводит к увеличению интенсивности дифракционных пиков (рисунок, а). Однако ширина пиков по 2θ на полувысоте не меняется. Это означает, что увеличение времени термообработки не приводит к значительному изменению размера кристаллов, а изменение интенсивности пиков связано с увеличением объема кристаллической фазы. При этом процесс объемной кристаллизации полностью проходит за 2 часа. Увеличение постоянной решетки свидетельствует о том, что редкоземельные ионы переходят в кристалл, замещая иттрий, т.е. формируется кристалл вида PbYb(1-x)Er(x)OF3. Это подтверждается спектрами поглощения для данных наностеклокерамик (рисунок, б). Исходя из этого, можно заключить, что присутствие фторидов редкоземельных ионов полностью обуслjвливает выделение флюоритоподобной кристаллической фазы, а их концентрация в исходном стекле полностью определяет объем выделившейся фазы. Таком образом, прозрачные оксифторидные наностеклокерамики, легированные иттербием и эрбием, являются перспек-

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 6 (82)

147

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
тивными кандидатами для различных приложений фотоники как активные среды для лазеров, усилителей и конверторов света.
Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы (Соглашение № 14.B37.21.0169, Минобрнауки РФ).
1. Асеев В.А., Колобкова Е.В., Некрасова Я.А. Низкотемпературные измерения апконверсионной люминесценции в наноструктурированных активированных стеклокерамиках // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. – 2011. – № 3 (73). – С. 22–25.
2. Асеев В.А., Голубков В.В., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В. Лантаноидные оксифториды свинца в стеклообразной матрице // Физика и химия стекла. – 2012. – Т. 38. – № 2. – С. 238–246.
Трофимов Александр Олегович – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, Exeptional777@mail.ru Бибик Анастасия Юрьевна – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, Anastasiya.bibik@list.ru Нурыев Рустам Ккакбаевич – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, Nuryev@oi.ifmo.ru Никоноров Николай Валентинович – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой, Nikonorov@oi.ifmo.ru Колобкова Елена Вячеславовна – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор химических наук, профессор, Kolobok106@rambler.ru Асеев Владимир Анатольевич – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, ассистент, Aseev@oi.ifmo.ru

148

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 6 (82)