Люмінесцентні властивості червоних фосфорів на основі титанатів, активованих марганцем

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorСавченко, Дарія Вікторівна
dc.contributor.authorПоходенко, Поліна Романівна
dc.date.accessioned2021-05-28T11:34:46Z
dc.date.available2021-05-28T11:34:46Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenRelevance of the topic: One of the main tasks associated with the widespread use of LEDs is to obtain white light. White light lamp are the most popular in the main applications of LEDs related to lighting. Of great interest are white LEDs with a neutral and "warm" white glow. To date, the most common technology for obtaining white light is the deposition of a yellow phosphor - crystals of aluminum-yttrium garnet, activated by cerium ions, on a semiconductor substrate - a blue diode based on InGaN. However, such LEDs have a low color rendering index, and the so-called "cold" white light, because their emission does not cover the entire visible range. In order to obtain neutral or "warm" white light, which is more popular in residential lighting, it is needed to increase the red component of the emitting spectrum in the modern LEDs by adding to the existing yellow-green phosphor a red one with a wavelength of 580-650 nm. To solve this problem, the red phosphors are used, in particular manganese-doped, which have an intense broad excitation band in the ultraviolet and blue ranges and intense emission in the red range. Magnesium titanates, including Mg2TiO4 and MgTiO3 doped with manganese, are currently perspective red phosphors, therefore the study of the luminescent properties of these materials is an urgent task to create phosphor LEDs based on them. The object of research: ceramic samples of MgTiO3:Mn with a concentration of Mn 0.1% and 1.0% and Mg2TiO4:Mn with a concentration of Mn 0.01-1.0%, which were obtained by mixing MgO and TiO2 powders, followed by the addition of an aqueous solution of MnSO4 and thermal annealing from 1050 C to 1200 C in an oxygen atmosphere. The research subject: optical properties of luminescent centers associated with manganese in magnesium titanates. Purpose of work: to establish the nature of the centers associated with manganese, which are responsible for the luminescent properties of magnesium titanates and analysis of the obtained data.Research methods: photoluminescence. Research tasks: to analyze the literature of the topic: " Luminescent properties of titanate-based red phosphorus activated by manganese"; use the photoluminescence method to determine the optical properties of manganesebound centers in manganese-doped magnesium titanates ceramic samples. The novelty of the research: It was found that manganese in Mg2TiO4 mainly has a charge state of +4, Mn4+, although there are also ions in the charge state of +2, Mn2+, the concentration of which is two orders of magnitude less than the nominal concentration of the alloying impurity. It is established that manganese in Mg2TiO3 mainly has a charge state of +2, Mn2+. At the same time, PL caused by Mn2+ ions was not detected when excited by UV light and visible ranges. It was found that the intensity of red PL in phosphors MgTiO3:Mn is 300 times less than the intensity of red PL in phosphors MgTiO4:Mn. It is proposed that the low intensity of red PL of Mn4+ ions in the MgTiO3 phase is due to the low concentration of Mn4+ ions, significant thermal quenching of the PL intensity at room temperature and partial absorption of UV excitation light by the indirect phase of Mg2TiO5. The practical significance of the obtained results: The obtained results that the maximum intensity of red PL of Mn4+ ions in phosphors MgTiO4:Mn is observed at concentrations of manganese doping impurity of 0.1%, has important practical value for further application of these materials for white LEDs.uk
dc.description.abstractukАктуальність теми: Однією з основних задач, пов’язаних з широким використанням світлодіодів є отримання білого світла. Саме білі світильники є найбільш затребувані в основних сферах застосування світлодіодів, пов’язаних з освітленням. Найбільший інтерес представляють світлодіоди білого світла з нейтральним та «теплим» білим свіченням. На даний час найпоширенішою технологією отримання білого світла є нанесення жовтого люмінофора – кристалів алюмоітрієвого граната, активованого іонами церію, на напівпровідникову основу – синій діод на базі InGaN. Однак такі світлодіоди мають низький коефіцієнт кольоропередачі, і так зване «холодне» біле світло, оскільки їх випромінювання не охоплює весь видимий діапазон. Задля отримання нейтрального або «теплого» білого світла, що є більш затребуваним при освітленні житлових приміщень, у сучасних світлодіодах такого типа необхідно збільшувати червону складову спектра свічення, тобто, додавати до існуючого жовто-зеленого люмінофора червоний із довжиною хвилі 580-650 нм. Для розв’язання цієї проблеми застосовують червоні люмінофори, зокрема леговані марганцем, що мають інтенсивну широку смугою збудження у ультрафіолетовій і блакитних областях та інтенсивне випромінюванням у червоній області. Титанати магнію, що включають до себе Mg2TiO4 та MgTiO3, леговані марганцем, наразі є перспективними червоними люмінофорами, тому вивчення люмінесцентних властивостей цих матеріалів є актуальною задачею для створення люмінофорних світлодіодів на їх основі. Об’єкт дослідження: керамічні зразки MgTiO3:Mn з концентрацією Mn 0.1% і 1.0% та Mg2TiO4:Mn з концентрацією Mn 0.01-1.0%, які було отримано перемішуванням порошків MgO та TiO2, наступним додаванням водного розчину MnSO4 та термічним відпалом від 1050С до 1200С в атмосфері кисню.Предмет дослідження: оптичні властивості люмінесцентних центрів, пов’язаних з марганцем у титанатах магнію. Мета роботи: встановлення природи центрів, пов’язаних з марганцем, що відповідають за люмінесцентні властивості титанатів магнію та аналіз отриманих даних. Методи дослідження: фотолюмінесценція. Задачі дослідження: провести аналіз літератури за темою: «Люмінесцентні властивості червоних фосфорів на основі титанатів, активованих марганцем»; методом фотолюмінесценції встановити оптичні властивості центрів, пов’язаних з марганцем, у керамічних зразках титанату магнію, легованих марганцем. Наукова новизна одержаних результатів: Виявлено, що марганець в Mg2TiO4 переважно має зарядовий стан +4, Mn4+, хоча присутні також іони в зарядовому стані +2, Mn2+, концентрація яких на два порядки величини менша за номінальну концентрацію легуючої домішки. Встановлено, що марганець в MgTiO3 переважно має зарядовий стан +2, Mn2+. Водночас не виявлено ФЛ, зумовленої іонами Mn2+ при збудженні світлом УФ та видимого діапазонів. Виявлено, що інтенсивність червоної ФЛ у фосфорах MgTiO3:Mn в 300 разів менша за інтенсивність червоної ФЛ у фосфорах Mg2TiO4:Mn. Запропоновано, що низька інтенсивність червоної ФЛ іонів Mn4+ у фазі MgTiO3 зумовлена низькою концентрацією іонів Mn4+, значним термічним гасінням інтенсивності ФЛ за кімнатної температури і частковим поглинанням УФ світла збудження побічною фазою MgTi2O5. Практичне значення одержаних результатів: Отриманий результат стосовно того, що максимальна інтенсивність червоної ФЛ іонів Mn4+ у фосфорах Mg2TiO4:Mn спостерігається при концентраціях легуючої домішки марганцю 0.1 %, має важливу практичну цінність для подальшого застосування цих матеріалів для білих світлодіодів.uk
dc.format.page94 с.uk
dc.identifier.citationПоходенко, П. Р. Люмінесцентні властивості червоних фосфорів на основі титанатів, активованих марганцем : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Походенко Поліна Романівна. – Київ, 2021. – 94 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/41242
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectтитанат магніюuk
dc.subjectфотолюмінесценціяuk
dc.subjectмарганецьuk
dc.subjectлюмінофориuk
dc.subjectmagnesium titanateuk
dc.subjectphotoluminescenceuk
dc.subjectmanganeseuk
dc.subjectphosphorsuk
dc.subject.udc546.714, 628.9.037, 661.882.027uk
dc.titleЛюмінесцентні властивості червоних фосфорів на основі титанатів, активованих марганцемuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Pokhodenko_magistr..pdf
Розмір:
3.86 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЗФФТТ)
Магістерські роботи