Морфология нанокристаллических покрытий Lu₂О₃ на сферических частицах кремнезема

Abstract

Впервые получены нанокристаллические покрытия Lu₂О₃ на наноразмерных сферических аморфных частицах диоксида кремния (SiO₂) золь— гель-методом из водных растворов с образованием гетерочастиц со структурой «ядро—оболочка» состава SiO₂/Lu₂О₃. Установлена морфология и геометрические параметры гетерочастиц SiO₂/Lu₂О₃, изучена структура, сплошность и фазовый состав сформированных Lu₂О₃-покрытий с использованием методов электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и рентгенофазового анализа (РФА). Показано, что структура Lu₂О₃-покрытий на сферах SiO₂ может быть представлена ансамблями отдельных нанокристаллов Lu₂О₃ диаметром 15 нм или нанокристаллическими слоями с варьируемой толщиной в пределах 15—50 нм и зависит от условий синтеза и количества циклов соосаждения. Полученные нанокристаллические покрытия Lu₂О₃ с кубической симметрией кристаллической решетки перспективны как матрицы для активации редкоземельными ионами (Еu³⁺, Er³⁺, Yb³⁺) c целью создания новых типов эффективных сферических фосфоров для видимого и ближнего-ИК спектральных диапазонов.

Вперше одержано нанокристалічні покриття Lu₂О₃ на нанорозмірних сферичних аморфних частинках діоксиду кремнію (SiO₂) золь—ґель-методою з водних розчинів з утворенням гетерочастинок зі структурою «ядро—оболонка» складу SiO₂/Lu₂О₃. Встановлено морфологію та геометричні параметри гетерочастинок SiO₂/Lu₂О₃, вивчено структуру, суцільність та фазовий склад сформованих Lu₂О₃-покриттів з використанням метод електронної мікроскопії, Рентґенової фотоелектронної спектроскопії (РФЕС) і рентґенофазової аналізи (РФА). Показано, що структуру Lu₂О₃-покриттів на сферах SiO₂ можна представити ансамблями окремихнанокристалів Lu₂О₃ діяметром 15 нм або нанокристалічними шарами з товщиною в межах 15—50 нм; також вона залежить від умов синтези та кількости циклів співосадження. Одержані нанокристалічні покриття Lu₂О₃ з кубічною симетрією кристалічної ґратниці є перспективними як матриці для активації рідкісноземельними йонами (Еu³⁺, Er³⁺, Yb³⁺) з метою створення нових типів ефективних сферичних фосфорів для видимого та близького-ІЧ спектральних діяпазонів.

Nanocrystalline Lu₂О₃ coatings on the nanosized spherical amorphous SiO₂ particles are obtained for the first time by the sol—gel technique from water solutions forming the ‘core—shell’ SiO₂/Lu₂О₃ heteroparticles. The morphology and geometrical parameters of SiO₂/Lu₂О₃ heteroparticles as well as structure, continuity and phase composition of Lu₂О₃ coatings are determined by electron microscopy, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and xray diffraction (XRD) methods. As shown, the Lu₂О₃ coatings on the SiO₂ spheres consist of individual 15 nm nanocrystals or uniform nanocrystalline layers with the thickness in the range of 15—50 nm depending on synthesis conditions and the number of deposition cycles. Obtained nanocrystalline Lu₂О₃ coatings with the cubic crystalline structure are promising as a host lattices for activation by rare-earth ions (Еu³⁺, Er³⁺, Yb³⁺) for the fabrication of new-type effective spherical phosphors for visible and near-IR spectral ranges.