Speaker
Description
Syntetycznie wytwarzane monokryształy oraz cienkie warstwy krystaliczne granatów A$_3$B$_5$O$_{12}$ stanowią idealne matryce do domieszkowania jonami pierwiastków ziem rzadkich, ze względu na możliwość precyzyjnej kontroli stechiometrycznej struktury. Złożona struktura elektronowa pierwiastków ziem rzadkich, wynikającą z obecności nie w pełni obsadzonej, dobrze ekranowanej podpowłoki 4f umożliwia wytwarzanie materiałów o unikalnych i korzystnych właściwościach optycznych.
Otrzymane metodą Czochralskiego monokryształy Lu$_{1,5}$Y$_{1,5}$Al$_4$ScO$_{12}$:Pr$^{3+}$ oraz układy cienkowarstwowe osadzane na monokrystalicznych podłożach, otrzymywane w procesie epitaksjalnego wzrostu z fazy ciekłej (LPE), takie jak Tb$_3$Al$_5$O$_{12}$:Ce$^{3+}$/Gd$_3$Al$_{2,5}$Ga$_{2,5}$O$_{12}$ (TbAG:Ce/GAGG) oraz Tb$_3$Al$_5$O$_{12}$:Ce$^{3+}$/Y$_3$Al$_{5}$O$_{12}$ (TbAG:Ce/YAG), znajdują perspektywiczne zastosowanie w eksperymentach fizyki wysokiej energii, technikach diagnostyki medycznej, układach wysokoczułej termometrii luminescencyjnej oraz jako ekrany scyntylacyjne, służące do detekcji promieniowania jonizującego [1-3].
Zastosowanie spektroskopii Ramana umożliwiło szczegółową analizę właściwości oscylacyjnych monokryształu Lu$_{1,5}$Y$_{1,5}$Al$_4$ScO$_{12}$:Pr$^{3+}$. Eksperymentalnie uzyskane widma przeanalizowano w kontekście symetrii strukturalnej, a także zweryfikowano przewidywania teoretyczne wykonane na bazie metod teorii grup z wynikami eksperymentalnymi. W przypadku układów cienkowarstwowych TbAG:Ce/GAGG i TbAG:Ce/YAG, uzyskane widma potwierdziły istnienie obszaru warstwy przejściowej pomiędzy epitaksjalnym TbAG:Ce oraz podłożem, dla której doświadczalnie określono jej położenie i grubość.
Wykorzystanie techniki wysokorodzielczej spektroskopii luminescencyjnej pozwoliło na szczegółową charakteryzację emisji związanej z przejściami 5d-4f i 4f-4f jonów prazeodymu oraz ceru. Interpretacja otrzymanych wyników pozwoliła na określenie wpływu sieci krystalicznej gospodarza na poziomy energetyczne domieszkowanych jonów ziem rzadkich, dostarczając cennych informacji dla dalszej optymalizacji tych materiałów w kontekście ich potencjalnych zastosowań.
Referencje:
[1] K. Bartosiewicz et al., Engineering atomic size mismatch in Pr$^{3+}$, La$^{3+}$ codoped Lu$_3$Al$_5$O$_{12}$ garnet single crystals for tailored structure and functional properties, Journal of Alloys and Compounds, 985, 2024, 174078.
[2] Y. Syrotych et al., Scintillation properties of multilayered composite scintillators based on the YAG:Ce and TbAG:Ce single crystalline films and GAGG:Ce crystal substrates, Optical Materials: X, Volume 24, 2024, 100372.
[3] W. Dewo et al., Photoconversion, luminescence and vibrational properties of Mn and Mn,Ce doped Tb$_3$Al$_5$O$_{12}$ garnet single crystalline films, Journal of Luminescence, Volume 254, Part A, 2023, 119481.
