Низкотемпературная спектроскопия оптических центров в церий-иттриевых (Ce₁₋xYxO₂₋x/₂) и церий-циркониевых (Ce₁₋xZrxO₂) оксидах

Abstract

Представлены результаты исследования влияния изовалентных (Zr⁴⁺) и неизовалентных (Y³⁺) примесных ионов на формирование кислородных вакансий в решетке нанокристаллов диоксида церия. Показано, что содержание кислородных вакансий существенно возрастает при введении как ионов Y³⁺, так и ионов Zr⁴⁺, при этом кислородные вакансии принимают участие в формировании оптических центров двух типов: комплексов Ce³⁺–V˙˙–Ce³⁺ и F⁺ -центров. Соотношением между оптическими центрами различных типов можно управлять, варьируя концентрацию примесных ионов и атмосферу высокотемпературной обработки нанокристалла

Наведено результати дослідження впливу ізовалентних (Zr⁴⁺) та неізовалентних (Y³⁺) домішкових іонів на процеси формування кисневих вакансій в гратці нанокристалів діоксиду церію. Показано, що вміст кисневих вакансій істотно зростає при введенні як іонів Y³⁺, так і іонів Zr⁴⁺, при цьому кисневі вакансії беруть участь у формуванні оптичних центрів двох типів: комплексів Ce³⁺–V˙˙–Ce³⁺ и F⁺ -центрів. Співвідношенням між оптичними центрами різних типів можна управляти, варіюючи концентрацію домішкових іонів та атмосферу високотемпературної обробки нанокристала.

The results of studying the impact of isovalent (Zr⁴⁺) and non-isovalent (Y³⁺) impurity ions on the formation of oxygen vacancies in the lattice of cerium dioxide nanocrystals. It is shown that the oxygen vacancy content increases significantly with the introduction of both the Y³⁺ and Zr⁴⁺ ions, and that the oxygen vacancies play a part in the formation of two types of optical centers: Ce³⁺-V··-Ce³⁺ and F⁺-centers. The ratio of these optical centers can be manipulated by varying the concentration of impurity ions and the atmosphere of high-temperature nanocrystal processing.