Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Laboratorijas sasniegumi laika posmā 2003. - 2017.
Pēdējās izmaiņas veiktas:
18.02.2018

Pirmo reizi sintezēta ar Er3+ aktivēta oksifluorīdu keramika, kas satur tikai heksagonālās modifikācijas NaYF4 kristalītus, kuru augšup-pārveidotā luminiscence ir efektīvāka par kubiskās modifikācijas NaYF4 kristalītu augšup-pārveidoto luminiscenci. Izpētītas ierosmes enerģijas relaksācijas īpatnības zaļās un sarkanās luminiscences radīšanā ar Er3+ aktivētā oksifluorīdu keramikā ar heksagonālās modifikācijas NaYF4 kristalītiem. Sintezēta, ar Er3+ aktivēta, caurspīdīga stikla keramika, kas satur heksagonālus Na(Gd,Lu)F4 kristalītus. Konstatēta atšķirīga retzemju jonu koncentrācija fluorīdu kristalītos un izejmateriālā stiklā. Gd3+ sekmīgāka, salīdzinot ar Lu3+, “iebūvēšanās” fluorīda kristalītos stabilizē heksagonālo struktūru, kas, līdz ar efektīvu enerģijas pārnesi starp Er3+ joniem, intensificē augšuppārveidoto luminiscenci.

Alumīnija nitrīds AlN.

AlN ir viens no perspektīviem pusvadītājiem ar platu aizliegto zonu (Eg≈6 eV) ar iespējamiem praktiskiem pielietojumiem, izmantojot tā optiskās īpašības. Bez tam šim materiālam ir iespējamas dažādas struktūras formas: keramika, makroizmēru pulveris, nanopulveris, nanostieņi, nanoadatas uc., kas ir iegūstami ar samērā lētām sintēzes metodēm.

Dabīgo defektu radīta fotoluminiscence tika pētīta augstāk minētām AlN struktūrām. Tika konstatēts, ka visos šajos dažādi strukturētos materiālos galvenais dabīgo luminiscento defektu veids ir t.s. skābekli saturošie defekti, kas sastāv no slāpekli aizvietojoša skābekļa atoma (ON) un alumīnija vakancēm (vAl). Šie skābekli saturošie defekti ir atbildīgi par divām luminiscences joslām pie 400 nm un 480 nm. Samazinot materiāla graudu izmērus un pārejot no makroskalas uz nanoskalu, samazinās 400 nm luminiscences intensitāte attiecībā pret 480 nm joslai novēroto. AlN nanopulveros (AlN NP) ar vidējiem graudu izmēriem ap 60 nm 400 nm luminiscence praktiski ir izzudusi.

AlN keramikai tika pētīts 400 nm luminiscences mehānisms, izmantojot fotoluminiscences (PL) un termoluminiscences (TL) metodes. Tika noskaidrots, ka 400 nm luminiscenci pēc tās foto ierosināšanas izraisa rekombinācijas procesi, kuros ir iesaistīti donoru-akceptoru (D-A) pāri (DAP), kas ir haotiski izkliedēti materiāla kristāliskajā režģī. Atbilstošais rekombinācijas luminiscences modelis paredz elektrona tuneļpārejas no D defekta ierosinātā stāvokļa un A defekta pamatstāvokli, izstarojot gaismas kvantu. Iegūtie rezultāti ļauj izvirzīt AlN un sevišķi tā keramiku kā perspektīvu materiālu pielietojumam UV starojuma dozimetrijā.

Cits dabīgo luminiscento defektu veids AlN ir saistīts ar slāpekļa vakancēm (vN) un to pārveidojumiem – tā saucamiem F- centriem. Tika pētīti spektrālie raksturojumi AlN nanopulverim ar 60 nm vidējo grauda izmēru, sintezētu Neorganiskās ķīmijas institūtā, RTU, Latvijā. Tika konstatēts, ka vN tipa defekti AlN NP rada platu luminiscences joslu spektra zilajā daļā, un šīs luminiscences intensitāte ir lielā mērā atkarīga no paraugu aptverošās skābekļa gāzes, kas samazina luminiscences intensitāti. Šī īpašība ierindo AlN NP to materiālu skaitā, kas ir daudzsološi skābekļa gāzes luminiscento detektoru izveidē. Tika pētītas šī materiāla skābekļa gāzes jutību raksturojošās īpašības un parametri. Rezultāti ir apkopoti iesniegtā Eiropas patentā.

Spektrālās īpašības tika pētītas AlN NP kas ir aktivēti ar retzemju (RE) elementiem (Tb, Eu) un Mn. Šie pētījumi ir ļāvuši izvirzīt materiālam divus iespējamus pielietojumus. Viens no tiem ir saistīts ar jauna baltas gaisma starotāja izveidošanu. Materiāls, kas sastāv no vairāku komponenšu aktivētu AlN NP maisījuma, tika izstrādāts un izpētīts. Rezultāti ir fiksēti piešķirtā Eiropas patentā.

Otrs aktivētu AlN NP pielietojums ir saistīts ar materiāla izmantošanu luminiscējošu marķieru izveidē bioloģiskos materiālos. Šie pētījumi tiek veikti projekta HORIZON 2020- RISE No 690853 ietvaros.

Heksagonālais bora nitrīds hBN, zilās luminiscences izpēte.

Tika veikti spektrālo īpašību pētījumi hBN pulveriem ar makro un nano izmēru graudiem. Materiālu fotoluminiscences spektri tika pētīti plašā temperatūru diapazonā (8 K – 300 K). Tika konstatēts, ka visos materiālos, neatkarīgi no materiāla izmēriem un izcelsmes, ir novērojamas divas galvenās dabīgo defektu radītas luminiscences joslas pie ~300 nm un ~400 nm ar izteiktu fononu sīkstruktūru. Speciāli tika pētīta 400 nm luminiscence jeb tā sauktā zilā luminiscence, un tika atklāts, kas šīs luminiscences intensitāte ir atkarīga no parauga apkārtnē esošā skābekļa gāzes koncentrācijas – skābeklis samazina luminiscences intensitāti. Pētījumu rezultāti ļāva izvirzīt zilās luminiscences mehānismu modeli un noteikt atbildīgo defektu tipus, saistot tos ar F-tipa centriem hBN kristāliskajā režģī. Iegūtie rezultāti ir apkopoti rakstā, kas ir publicēts starptautiskā zinātniskā žurnālā.

Alumīnija oksīds Al2O3.

Fotoluminiscences pētījumi tika veikti iespējami tīros Al2O3 nanopulveros ar atšķirīgiem graudu izmēriem un kristāliskā režģa fāzēm, sintezētiem RTU Neorganiskās ķīmijas institūtā. Tika konstatēts, ka materiāla luminiscences īpašības galvenokārt nosaka kristāliskā režģa fāze un nekontrolējami piemaisījumi, klātesoši ļoti mazās koncentrācijās. Kristāliskajam režģim pārejot no δ uz α fāzēm, rodas ievērojamas izmaiņas luminiscences spektros – platās joslas 600–900 nm diapazonā aizvieto šauras līnijas. Šo parādību var skaidrot ar aktīvo luminiscences centru maiņu, ko izsauc fāžu pārejas radīta kristāliskā režģa simetrijas maiņa. Ir atklāts, ka par δ fāzei novērotām platām luminiscences joslām pie 750 nm, 700–900 nm un 690–710 nm ir atbildīgi titāna, dzelzs un hroma joni. Turpretī paraugos ar α fāzi novērojamās šaurās joslas rada hroma un mangāna jonu luminiscence. Iegūtie rezultāti ļauj atzīt Al2O3 par perspektīvu materiālu sarkanās gaismas starotājiem.

ZnO nepolārās filmas, ZnMgO epikārtiņas un LiGaO2 (LGO) monokristāls. Optisko īpašību izpēte.

Pētījumi ir veikti Taivānas-Lietuvas-Latvijas sadarbības projekta Nepolārās ZnO plānās kārtiņas: ar sintēzi saistītas strukturālās un optiskās īpašības” ietvaros. (2014.-2016.g., vadītāja L.Trinklere).

Pašreiz pētījumi tiek veikti augstāk minētajās struktūrās, pielietojot dažādas spektrālās pētījumu metodes. Galvenos luminiscences procesus var saistīt ar pamatvielas optisko ierosināšanu, kas sniedz informāciju par eksitonu procesiem un donoru – akceptoru rekombinācijas procesiem un mehānismiem.

ZnO nepolārās filmas. ZnO vurcīta tipa materiālam, kas ir audzēts c ass virzienā, piemīt negaidīti liela emisijas spektru „sarkanā nobīde”, ko rada daudzkārtu kvantu akas (MQW), šādi kavējot materiāla pielietošanu. Ar spektrālām metodēm (absorbcija un luminiscence) tiek pētītas nepolāra ZnO plānās kārtiņas un MQW struktūras ZnO materialam, kas ir uznests uz LiGaO2 (LGO) pamatnēm, izgatavotām Taivānā. Ir atrasta eksitonu luminiscences spektru zilā nobīde, ko rada MQW, kas ir izvietotas ZnO/LGO materiāla m-plaknē.

ZnMgO. Platzonu materiāls – Zn1-xMgxO plānās kārtiņas uz MgO pamatnes, tika sintezētas Taivānā, un tā fotoluminiscence tika pētīta. Tika atrasta eksitonu luminiscences ”zila nobīde”, kas norāda uz aizliegtās enerģijas joslas paplašināšanos.

LiGaO2 monokristāls. Taivānas Nacionalaja Sun-Jat-Sena universitātē tika izaudzēts LiGaO2 monokristāls. LGO materiāls ir perspektīvs pielietošanai ZnO plāno kārtiņu pamatnēm. Laboratorijā tika izpētītas LGO materiāla optiskās īpašības, kas agrāk nebija zināmas. Tika pētīti fotoluminiscences spektri, to ierosināšanas spektri, luminiscences polarizācija plašā temperatūru rajonā. Iegūtie rezultāti ļāva izvirzīt rekombinācijas luminiscences mehānismu modeļus, kas ir atbildīgi par luminiscences joslām, novērotām spektra tālās ultravioletās gaismas rajonā.

Iegūtie pētījumu rezultāti ir apkopoti rakstos, kas ir publicēti starptautiskos zinātniskos žurnālos.

  • Izveidota optiski detektējamā EPR mēriekārta uz Oxford Instruments Spectromag sistēmas magnetooptiskā hēlija kriostata bāzes. Supravadošā magnētā sasniedzamā magnētiskā lauka indukcija līdz B = 7T. Optiski detektējamā EPR metode ļauj tieši saistīt struktūrjūtīgās EPR metodes datus ar luminiscences centru un krāsu centru optiskajām īpašībām cietās vielās;
  • Izpētīta Mn2+ jona hipersīkstruktūra BaF2 kristālā nesakārtotā stikla keramikas vidē;
  • Izpētīti ar Tb, Ce, Eu aktivētu stiklu keramiku luminiscences intensitātes un dzišanas laiki;
  • Izmantojot hipersīkās mijiedarbības parametrus, izveidots Tl trimēra telpiskais modelis CsI:Tl kristālā;
  • Noteikti Vk centra EPR parametri LiBaF3 kristālā.
  • Izstrādāti jauni diaktivēti oksifluorīdu stikli un stiklu keramikas, perspektīvi pielietojumam baltās gaismas diožu luminoforos.
  • Izpētīta Gd3+ un citu S-tipa jonu lokālā struktūra oksifluorīdu stikla keramikās.