СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕВРОПИЙ-ГАЛЛИЕВОГО ГРАНАТА

Abstract

Особое внимание исследователей к сложным оксидам металлов со структурой граната связано с их широким применением в химической промышленности, микро- и оптоэлектронике. Редкоземельные гранаты состава Ln3M5O12, где M это Ga, Al или Fe, применяются в твердотельных лазерах, микроволновых и ультразвуковых устройствах, оптических датчиках давления, а также для производства различных типов керамики, катализаторов, радио- и антикоррозийных защитных покрытий и для некоторых переделов в металлургической и химической промышленности. Синтез галлатов лантаноидов является сложным многостадийным процессом при проведении которого применяются высокие температуры, механическая активация реагентов, а также неоднократный размол продуктов с последующим многократным отжигом. Существующие технологии совершенствуются, однако их температурные характеристики остаются неизменно высокими. Авторами данной работы смешанный оксид европия и галлия синтезирован методом соосаждения из водных растворов нитратов европия и галлия при мольном соотношении солей 3 : 5, а также из составов, содержащих избыток соли галлия, с последующим отжигом при температуре 800 °С в течение 24 часов. Выявлены технологические опасности, связанные с летучестью соединений галлия, и показаны пути их устранения. Состав и структура продукта синтеза установлены методами химического и рентгенофазового анализа (РФА). Определены параметры кристаллической решетки, равные: a = b = c = 1,2403 нм, истинная плотность 6,678 ± 0,006 г/см3, активное и реактивное электрическое сопротивление в интервале температур (25–150) °С при изменении частоты электрического тока от 50 Гц до 200 кГц. На основании изменения электрических характеристик сделано заключение о полупроводниковых свойствах синтезированного соединения, которое нашло подтверждение при изучении его люминесценции. Люминесценция Eu3Ga5O12 связана с 5D0,1 → 7Fj электронными переходами в ионах Eu3+. Возбуждение люминесценции происходит в полосы поглощения Eu3+, а также в результате их взаимодействия с компонентами матрицы. Кроме того, зарегистрирована широкая полоса люминесценции с максимумом в области 450 нм, связанная с рекомбинационными процессами на уровнях дефектов структуры Eu3Ga5O12 после возбуждения в результате межзонного перехода электронов в галлате европия.