Moderni stikli un stikla keramikas temperatūras izturīgajiem luminoforiem ar dažādām retzemju elementu un 3d metalu jonu aktivētiem granātu kombinācijām lieljaudas gaismas emitējošajām diodēm (2020-2023)

Projekta vadītāja Monika Skruodiene

Vienošanās Nr. 1.1.1.2/16/I/001

Pētniecības pieteikuma Nr. 1.1.1.2/VIAA/3/19/480

Šobrīd pasaulē ir liels pieprasījums pēc jauniem neorganiskiem luminiscējošiem materiāliemar plašām pielitojuma iespējām, piemēram, apgaismojumā vai attēlu displejos. Stikla keramikai,  kas apvieno stikla un kristālu īpašības, ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem luminiscējošiem materiāliem, piemēram, optiskā caurspīdība, ķīmiskā un mehāniskā stabilitāte, augsta luminiscences efektivitāte un citas. Šādu materiālu sintēze ir saistīta ar vairākām tehnoloģiskām problēmām, un dažas no tām vēl ir jāatrisina.

Šī pētījuma mērķis ir uzlabot mūsdienu LED aktīvo materiālu efektivitāti, izmantojot divas alternatīvas:

(1) sintezējot jaunu Z3X1.5Q3.5O12:M granāta kristālu struktūras savienojumu monodispersus nanoizmēra pulverus, kur Z = Mg, Ca, Sr; X = V, Ta; Q = Al, Cr; M = lantanīds vai pārejas metāls) ar videi draudzīgu sol-gēla tehniku.

(2) izstrādājot iegūšanas tehnoloģiju jaunu granātu iestrādāšanai borāta-silikāta glāzēs un stikla keramikā.

Tiks panākta kvantu efektivitātes, termiskās un radiācijas stabilitātes uzlabošana jaunos stiklos un stikla keramikā, izmantojot dažādas granātu kombinācijas, kas leģētas ar retzemju un pārejas metālu joniem.

Projekts tiek īstenots Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtā 36 mēnešus no 01.06.2020. līdz 31.05.2023. Projekta kopējās izmaksas ir 133'805,88 EUR.


Projekta progress

10.12.2020.

Visi pētītie paraugi tika sintezēti, izmantojot sol-gel metodi ar citronskābi.  Visi paraugi tika aktivēti ar retzemju elementu joniem (Ce3+ and Eu3+).

Tika noskaidroti sol-gel sintēzes parametri, kas nepieciešami, lai iegūtu vienfāzes materiālus. Sintezētie paraugi tika analizēti, izmantojot rentgena struktūras analīzi (XRD) un spektroskopiskās metodes (ierosmes un luminiscences spektri).

Dažādās temperatūrās/dažādus laikus sintezēto paraugu XRD ainas rāda, ka mazas Ta un Ca koncentrācijas paraugu, kas sintezēti reducējošos apstākļos 1500°C, struktūra atbilst datubāzes JCPDS file 33–40 ierakstam. Tas norāda, ka YAG:Ta,Ca paraugi ir vienfāzes savienojumi ar kubisku granāta struktūru.

Att. 1. XRD ainas Y3-2xCa2xTaxAl5-xO12 :0.5% Ce, ar x = 0.01 – 0.1.

Att. 2. XRD ainas Y3-2xCa2xTaxAl5-xO12 :1% Eu, ar x = 0.01 – 0.1.

Att. 3. Luminiscences spektri Y3-2xCa2xTaxAl5-xO12 :0.5% Ce, ar x = 0.01 – 0.1.

Att. 4. Luminiscences spektri Y3-2xCa2xTaxAl5-xO12 :1% Eu, ar x = 0.01 – 0.1.


09.09.2020.

Visi pētītie paraugi tika sintezēti, izmantojot sol-gel metodi ar citronskābi.

Tika noskaidroti sol-gel sintēzes parametri (izkarsēšanas temperatūra un laiks, piemaisījumu koncentrācijas (Ta, Ca)), kas nepieciešami, lai iegūtu vienfāzes materiālus. Sintezētie paraugi tika analizēti, izmantojot rentgena struktūras analīzi (XRD).

Dažādās temperatūrās/dažādus laikus sintezēto paraugu XRD ainas rāda, ka mazas Ta un Ca koncentrācijas paraugu struktūra atbilst datubāzes JCPDS file 33–40 ierakstam. Tas norāda, ka YAG:Ta,Ca paraugi ir vienfāzes savienojumi ar kubisku granāta struktūru.