RU2722343C1 - Red-emitting thermally stable photoluminescent ba3bi2(bo3)4:eu3+ for led chips - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to production of radiation sources and relates to a red-emitting thermally stable photoluminescent Ba₃Bi₂(BO₃)₄ for LED chips. Photoluminescent Ba₃Bi₂(BO₃)₄ is doped with Eu³⁺ ions and belongs to family M₃Ln₂(BO₃)₄, where M=Ba, and the lantanoids (Ln) are substituted with trivalent bismuth. At that, Ba²⁺ and Bi³⁺ cations are disordered in three crystallographically nonequivalent positions of Ba₃Bi₂(BO₃)₄ crystal structure.

EFFECT: technical result consists in increasing optimal concentration of dopant ions and eliminating the need to use rare-earth ions in the crystalline structure of the photoluminescent matrix.

3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к светоизлучающим материалам в «красной» области спектра для индикаторной техники, конкретно к фотолюминофорам (Фл) для чипов светодиодов, излучающих свет при пропускании через него электрического тока, и способу получения такого фотолюминофора.The invention relates to light-emitting materials in the "red" region of the spectrum for indicator technology, specifically to photoluminophores (Fl) for LED chips emitting light when an electric current is passed through it, and a method for producing such a photoluminophore.

Актуальность проблемы в рассматриваемой области техники заключается в том, что на сегодняшний день традиционно используемые красноизлучающие фотолюминофоры Y₂O₃:Eu³⁺ и Y₂O₂S:Eu³⁺ испускают свет с гораздо меньшей интенсивностью чем сине-излучающие и зелено-излучающие фотолюминофоры, что создает трудности при создании чипов для светодиодов на ближнем ультрафиолетовом излучении.The urgency of the problem in the considered technical field is that today the traditionally used red-emitting photoluminophors Y ₂ O ₃ : Eu ³⁺ and Y ₂ O ₂ S: Eu ³⁺ emit light with a much lower intensity than blue-emitting and green-emitting photophosphors, which creates difficulties in creating chips for LEDs with near ultraviolet radiation.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.To assess the novelty of the claimed solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose.

Известен патент US 7274045 для светоизлучающих приложений на основе боратов различных металлов, допированных редкоземельными и переходными элементами. Среди соединений, заявленных в этом патенте, имеется семейство ортоборатов M₃Ln₂(ВО₃)₄, допированных Eu²⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Се³⁺, Eu³⁺, Tb³⁺, Bi³⁺, где М=Mg, Са, Sr, Ва и Zn, a Ln=Sc, Y, La, Gd, Lu. Данное семейство характеризуется тем, что позиции катионов расположены друг от друга на относительно большом расстоянии в элементарной ячейке большого объема.Known patent US 7274045 for light-emitting applications based on borates of various metals doped with rare earth and transition elements. Among the compounds claimed in this patent, there is a family of orthoborates M ₃ Ln ₂ (BO ₃ ) ₄ doped with Eu ²⁺ , Mn ²⁺ , Pb ²⁺ , Ce ³⁺ , Eu ³⁺ , Tb ³⁺ , Bi ³⁺ , where M = Mg, Ca, Sr, Ba and Zn, and Ln = Sc, Y, La, Gd, Lu. This family is characterized in that the positions of the cations are located at a relatively large distance from each other in a large unit cell.

Оптико-техническая сущность данного решения состоит в том, что двухвалентные ионы допанты занимают в формуле матрицы позиции М, а трехвалентные ионы допанты занимают в формуле матрицы позиции Ln. Чип светодиода (СД), в котором применяются данные фотолюминофоры, имеет полосы излучения в спектральной области 200-500 нм. Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве прототипа.The optical-technical essence of this solution consists in the fact that divalent dopant ions occupy position M in the matrix formula, and trivalent dopant ions occupy position Ln in the matrix formula. The LED chip (LED), which uses these photoluminophores, has emission bands in the spectral region of 200-500 nm. This technical solution, as the closest to the declared technical essence and the achieved result, was adopted as a prototype.

Известен фотолюминофор, член данного семейства ортоборатов, с формулой Sr₃Y₂(BO₃)₄ (SYB), активированный Eu⁺³ (L. Не, Y. Wang. J. Alloys Comp. 431 (2007) 226. Doi: 10.1016/j.jallcom.2006.05.047), как перспективный красный фотолюминофор для плазменных панелей. Люминесценция этого соединения, допированного Eu³⁺, измерена при оптической накачке на длинах волн 254 нм и 147 нм. Данный фотолюминофор проявляет люминесцентные свойства типичные для соединения, допированного Eu³⁺. Ионы трехвалентного европия входят в нецентросимметричные позиции в кристаллической структуре, что выражается в интенсивной полосе излучения в области 612 нм, которое соответствует электрическому дипольному переходу ⁵D₀-⁷F₂ иона Eu³⁺. Концентрационное тушение люминесценции при накачке на длине волны 234 нм наступает при 10 ат. % ионов европия (Y. Zhang, Y. Li, Alloys Compd. 384 (2004) 88), на длине волны накачки 254 нм при 15 ат. % и на длине волны накачки 147 нм при 5 ат. % (L. Не, Y. Wang. J. Alloys Comp. 431 (2007) 226.). Координаты цветности значительно лучше, чем у (Y, Gd)BO₃: Eu (х=0.640, у=0.359), но интенсивность испускания составляет только 40% от значения (Y, Gd)BO₃:Eu³⁺. Интенсивность испускания повышается с 40% до 60% от значения (Y, Gd)BO₃:Eu³⁺ после содопирования данного фотолюминофора La³⁺ и Al³⁺. Таким образом, в данных работах было установлено, что Sr₃Y₂(BO₃)₄:Eu³⁺ является перспективным красноизлучающим вакуумным ультрафиолетовым (VUV) фотолюминофором для плазменных панелей (PDP).Known photoluminophore, a member of this family of orthoborates, with the formula Sr ₃ Y ₂ (BO ₃ ) ₄ (SYB), activated Eu ⁺³ (L. He, Y. Wang. J. Alloys Comp. 431 (2007) 226. Doi: 10.1016 /j.jallcom.2006.05.047), as a promising red photoluminophore for plasma panels. The luminescence of this compound doped with Eu ³⁺ was measured by optical pumping at wavelengths of 254 nm and 147 nm. This photoluminophore exhibits luminescent properties typical of a compound doped with Eu ³⁺ . The ions of trivalent europium enter noncentrosymmetric positions in the crystal structure, which is expressed in the intense emission band in the region of 612 nm, which corresponds to the electric dipole transition ⁵ D ₀ - ⁷ F ₂ of the Eu ³⁺ ion. Concentration quenching of luminescence upon pumping at a wavelength of 234 nm occurs at 10 at. % europium ions (Y. Zhang, Y. Li, Alloys Compd. 384 (2004) 88), at a pump wavelength of 254 nm at 15 at. % and at a pump wavelength of 147 nm at 5 at. % (L. He, Y. Wang. J. Alloys Comp. 431 (2007) 226.). The color coordinates are significantly better than that of (Y, Gd) BO ₃ : Eu (x = 0.640, y = 0.359), but the emission intensity is only 40% of the value of (Y, Gd) BO ₃ : Eu ³⁺ . The emission intensity increases from 40% to 60% of the value of (Y, Gd) BO ₃ : Eu ³⁺ after the codulation of this photoluminophore La ³⁺ and Al ³⁺ . Thus, in these works, it was found that Sr ₃ Y ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ³⁺ is a promising red-emitting vacuum ultraviolet (VUV) photoluminophore for plasma panels (PDP).

Недостатками данных веществ является высокая стоимость входящих в состав его матрицы редкоземельных элементов, и не самая высокая оптимальная концентрация элемента допанта, после которой наступает тушение люминесценции.The disadvantages of these substances are the high cost of the rare-earth elements included in its matrix, and not the highest optimal concentration of the dopant element, after which luminescence quenching occurs.

Задачей заявляемого изобретения является увеличению оптимальной концентрации ионов допантов до 50%, а также обеспечение возможности использования менее дорогостоящих химических элементов.The task of the invention is to increase the optimal concentration of dopant ions up to 50%, as well as providing the possibility of using less expensive chemical elements.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения вышеуказанной задачи изобретения.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to solve the above objectives of the invention.

Красноизлучающий термически стабильный фотолюминофор Ba₃Bi₂(ВО₃)₄, для чипов светодиодов, допированный ионами Eu³⁺, принадлежащий к семейству M₃Ln₂(ВО₃)₄, где М=Ва, а лантаноиды (Ln) замещены трехвалентным висмутом, отличающийся разупорядоченным распределением катионов Ва²⁺ и Bi³⁺ по трем кристаллографически неэквивалентным позициям кристаллической структуры Ba₃Bi₂(ВО₃)₄.Red-emitting thermally stable photoluminophore Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ , for LED chips, doped with Eu ³⁺ ions, belonging to the M ₃ Ln ₂ (BO ₃ ) ₄ family, where M = Ba and lanthanides (Ln) are substituted by trivalent bismuth characterized by a disordered distribution of Ba ²⁺ and Bi ^{3+ cations} over three crystallographically nonequivalent positions of the crystal structure of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ .

Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно;In addition, the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional optional features, namely;

- оптимальная концентрация активных ионов европия составляет 50% по замещению висмута;- the optimal concentration of active europium ions is 50% for bismuth substitution;

- координаты цветности равны (х=0.650, у=0.350) и термически стабильны в интервале температур 299-466 K.- the chromaticity coordinates are equal (x = 0.650, y = 0.350) and are thermally stable in the temperature range 299-466 K.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что она приводит к увеличению оптимальной концентрации ионов допантов до 50% (концентрация, при которой наблюдается максимальная интенсивность излучения), а также применению менее дорогостоящих химических элементов. Достигнуто значение оптимальной концентрации иона активатора, превышающее значение в прототипе Sr₃Y₂(ВО₃)₄:Eu³⁺ более чем в три раза, что является основным преимуществом данного фотолюминофора по отношению к его прототипу. Кроме того, снижена стоимость данного фотолюминофора по отношению к прототипу за счет отсутствия редкоземельных ионов в кристаллической структуре матрицы фотолюминофораThe claimed combination of essential features ensures the achievement of a technical result, which consists in the fact that it leads to an increase in the optimal concentration of dopant ions up to 50% (the concentration at which the maximum radiation intensity is observed), as well as the use of less expensive chemical elements. The value of the optimal concentration of the activator ion is reached, which exceeds the value in the prototype Sr ₃ Y ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ^{3+ by} more than three times, which is the main advantage of this photoluminophore in relation to its prototype. In addition, the cost of this photoluminophore in relation to the prototype is reduced due to the absence of rare-earth ions in the crystal structure of the photoluminophore matrix

Сущность заявляемого технического решения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена кристаллическая структура Ba₃Bi₂(BO₃)₄, на фиг. 2а - сопоставление дифрактограмм исследованных образцов с теоретической дифрактограммой Ba₃Bi₂(BO₃)₄, на фиг. 2б - зависимости объема элементарной ячейки от концентрации Eu³⁺, на фиг. 3а - спектры люминесценции Ba₃Bi₂(BO₃)₄: Eu³⁺ при накачке 611 нм, на фиг. 3б - спектры люминесценции Ba₃Bi₂(BO₃)₄: Eu³⁺ при накачке 393 нм (в полосу поглощения Eu³⁺), на фиг. 4 - зависимость интегральной интенсивности люминесценции от концентрации Eu³⁺ для Ba₃Bi₂(BO₃)₄: Eu³⁺, на фиг. 5 - спектры люминесценции для Ba₃Bi₂(Bo₃)₄:Eu³⁺ 50 ат. % при разных температурах, на фиг. 6 - распределение катионов Ва²⁺, Bi³⁺ и Eu³⁺ по трем кристаллографически неэквивалентным позициям кристаллической структуры Ba₃Bi₂(BO₃)₄: Eu³⁺.The essence of the claimed technical solution is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows the crystal structure of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ ; FIG. 2a is a comparison of the diffraction patterns of the samples studied with the theoretical diffraction pattern of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ , FIG. 2b shows the dependence of the unit cell volume on the concentration of Eu ³⁺ , in FIG. 3a shows the luminescence spectra of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ³⁺ when pumped at 611 nm; FIG. 3b shows the luminescence spectra of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ³⁺ pumped at 393 nm (into the absorption band of Eu ³⁺ ), FIG. 4 - dependence of the integrated luminescence intensity on the concentration of Eu ³⁺ for Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ³⁺ , in FIG. 5 - luminescence spectra for Ba ₃ Bi ₂ (Bo ₃ ) ₄ : Eu ³⁺ 50 at. % at different temperatures, in FIG. 6 shows the distribution of Ba ²⁺ , Bi ^3+, and Eu ^{3+ cations} over three crystallographically nonequivalent positions of the crystal structure of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ³⁺ .

Серия допированных европием боратов Ba₃Bi₂(BO₃)₄: Eu³⁺ синтезирована методом кристаллизации из расплава при температуре 1200°С и выдержке 30 мин. с последующим медленным охлаждением. В качестве исходных веществ для синтеза фотолюминофоров использовались реактивы ВаСО₃, H₃BO₃, Eu₂O₃ (все осч) и Bi₂O₃ (хч). Синтез проводился в платиновых тиглях. После смешивания шихта прессовалась под нагрузкой 90-100 кг/см³.A series of europium doped borates Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ^{3+ was} synthesized by crystallization from a melt at a temperature of 1200 ° С and holding for 30 min. followed by slow cooling. The starting substances for the synthesis of photoluminophores were used reagents BaCO ₃ , H ₃ BO ₃ , Eu ₂ O ₃ (all osch) and Bi ₂ O ₃ (chch). The synthesis was carried out in platinum crucibles. After mixing, the mixture was pressed under a load of 90-100 kg / cm ³ .

Допирование Ba₃Bi₂(BO₃)₄ ионами Eu³⁺ осуществлено в широком диапазоне концентрации по формуле Ba₃Bi_2-xEu_x(BO₃)₄: (х=0.005; 0.05, 0.01, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6).Doping of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ with Eu ³⁺ ions was carried out in a wide concentration range according to the formula Ba ₃ Bi _2-x Eu _x (BO ₃ ) ₄ : (x = 0.005; 0.05, 0.01, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6).

Рентгенофазовый анализ образцов проведен на порошковом дифрактометре Rigaku «MiniFlex II» с монохроматизированным излучением CuK_α1+α2. Образцы содержали только фазу Ba₃Bi₂(BO₃)₄ (фиг. 2а).X-ray phase analysis of the samples was carried out on a Rigaku “MiniFlex II” powder diffractometer with monochromatic radiation CuK _{α1 + α2} . The samples contained only the Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ phase (Fig. 2a).

Люминесценция. В материалах, активированных редкоземельными ионами, концентрация активных ионов ограничивается эффектом концентрационного тушения люминесценции, в связи с чем должна быть определена оптимальная концентрация ионов Eu³⁺ в матрице, соответствующая максимальной интенсивности люминесценции. Для этого синтезирована и исследована концентрационная серия образцов красноизлучающих фотолюминофоров Ba₃Bi_2-xEu_x(BO₃)₄: (х=0.005; 0.05, 0.01, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6).Luminescence. In materials activated by rare-earth ions, the concentration of active ions is limited by the effect of concentration quenching of luminescence, and therefore the optimal concentration of Eu ³⁺ ions in the matrix corresponding to the maximum luminescence intensity should be determined. For this, the concentration series of samples of red-emitting photoluminophores Ba ₃ Bi _2-x Eu _x (BO ₃ ) _{4 was} synthesized and studied: (x = 0.005; 0.05, 0.01, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6).

На спектрах возбуждения концентрационной серии образцов Ba₃Bi_2-xEu_x(BO₃)₄: (х=0.005, 0.05, 0.01, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6) при длине волны излучения λ_em=611 нм обнаружены следующие полосы, соответствующие переходам: ⁷F₀-⁵L₈ (318 нм), ⁷F₀-⁵D₄ (361 нм), ⁷F₀-⁵L₇ (376 и 381 нм), ⁷F₀-⁵L₆ (392 нм), ⁷F₀-⁵D₃ (414 нм), ⁷F₀-⁵D₂ (464 нм), и ⁷F₀-⁵D₁ (525 и 532 нм). На всех спектрах наиболее интенсивной является полоса возбуждения, атрибутированная как переход ⁷F₀-⁵L₆. (фиг. 3а). Для всех образцов измерены спектры люминесценции при накачке в полосу поглощения Eu³⁺ в области 392 нм (фиг. 3б). Полученные спектры люминесценции имеют несколько характеристических линий, которые описываются как внутренние 4f-4f переходы. Линии, соответствующие переходам ⁵D₀-⁷F₂ (611 нм) и ⁵D₀-⁷F₄ (704 нм) интенсивнее, чем линия ⁵D₀-⁷F₁ (592 нм) перехода, что свидетельствует об отсутствии активных ионов Eu³⁺ в центросимметричных позициях и совпадает с кристаллографическими данными.On the excitation spectra of the concentration series of Ba ₃ Bi _2-x Eu _x (BO ₃ ) ₄ samples: (x = 0.005, 0.05, 0.01, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6) at a radiation wavelength λ _em = The following bands corresponding to the transitions were found at 611 nm: ⁷ F ₀ - ⁵ L ₈ (318 nm), ⁷ F ₀ - ⁵ D ₄ (361 nm), ⁷ F ₀ - ⁵ L ₇ (376 and 381 nm), ⁷ F ₀ - ⁵ L ₆ (392 nm), ⁷ F ₀ - ⁵ D ₃ (414 nm), ⁷ F ₀ - ⁵ D ₂ (464 nm), and ⁷ F ₀ - ⁵ D ₁ (525 and 532 nm). On all spectra, the most intense is the excitation band, attributed to the transition ⁷ F ₀ - ⁵ L ₆ . (Fig. 3a). For all samples, the luminescence spectra were measured upon pumping into the absorption band of Eu ³⁺ in the region of 392 nm (Fig. 3b). The obtained luminescence spectra have several characteristic lines, which are described as internal 4f-4f transitions. The lines corresponding to the ⁵ D ₀ - ⁷ F ₂ (611 nm) transitions and ⁵ D ₀ - ⁷ F ₄ (704 nm) are more intense than the ⁵ D ₀ - ⁷ F ₁ (592 nm) transition lines, which indicates the absence of active ions Eu ³⁺ in centrosymmetric positions and coincides with crystallographic data.

Зависимость интегральной интенсивности люминесценции от концентрации Eu³⁺ по замещению Bi³⁺ представлена на фигуре 4. Как видно из фиг. 4, оптимальная концентрация европия находится в области 50 ат. %. Координаты цветности (х=0.650, у=0.350 при 26°С) и интенсивность люминесценции в зависимости от температуры для образца Ba₃Bi₂(BO₃)₄:Eu³⁺ 50 ат. % были измерены в температурном диапазоне 299-466 K при накачке в полосу поглощения Eu³⁺ в области 392 нм (фиг. 5).The dependence of the integrated luminescence intensity on the concentration of Eu ³⁺ for Bi ³⁺ substitution is shown in FIG. 4. As can be seen from FIG. 4, the optimal concentration of europium is in the region of 50 at. % Color coordinates (x = 0.650, y = 0.350 at 26 ° C) and luminescence intensity as a function of temperature for the Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ sample: Eu ³⁺ 50 at. % were measured in the temperature range of 299-466 K when pumped into the absorption band of Eu ³⁺ in the region of 392 nm (Fig. 5).

Описание кристаллической структуры Ba₃Bi₂(BO₃)₄. Кристаллическая структура уточнена в пространственной группе Pnma. В кристаллической структуре содержатся три кристаллографически независимые позиции М1-М3, заполненные статистически катионами бария и висмута, между ними располагаются атомы бора в треугольной координации атомами кислорода BO₃.Description of the crystal structure of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ . The crystal structure is refined in the Pnma space group. The crystalline structure contains three crystallographically independent M1-M3 sites, statistically filled with barium and bismuth cations, between them are boron atoms in triangular coordination with oxygen atoms BO ₃ .

Координация Ва и Bi. В позиции M1 координацию можно представить, как искаженный октаэдр с длинами связей 2.665(9)-2.787(9)

; еще два атома кислорода удалены на 2.96 и 3.01

.Coordination of Ba and Bi. In position M1, coordination can be represented as a distorted octahedron with bond lengths of 2.665 (9) -2.787 (9)

; two more oxygen atoms removed at 2.96 and 3.01

.

В позиции М2 атом Bi имеет три относительно короткие связи Bi-O 2.53(1), 2.63(1) и 2.66(1)

. Таким образом, его координацию можно описать как искаженный тетраэдр, в одной из вершин которого расположен атом висмута. В противоположном направлении находится еще шесть связей Bi-O на расстояниях 2.843(9)-3.377(9)

. Атом Ва²⁺ координирован восемью атомами кислорода, более симметрично, чем атом Bi.At position М2, the Bi atom has three relatively short Bi-O bonds 2.53 (1), 2.63 (1), and 2.66 (1)

. Thus, its coordination can be described as a distorted tetrahedron with a bismuth atom located at one of its vertices. In the opposite direction, there are six more Bi-O bonds at distances of 2.843 (9) -3.377 (9)

. The Ba ²⁺ atom ^is coordinated by eight oxygen atoms, more symmetrically than the Bi atom.

В позиции M3, атом Bi координирован асимметрично с образованием пяти связей Bi-O на расстояниях 2.359(9)-2.559(9)

; а Ва образует довольно симметричный восьмивершинный полиэдр.At position M3, the Bi atom is coordinated asymmetrically with the formation of five Bi-O bonds at distances of 2.359 (9) -2.559 (9)

; and Ba forms a rather symmetric eight-vertex polyhedron.

Во всех трех катионных позициях атом висмута формирует асимметричное окружение, вплоть до формирования тетраэдра BiO₃ (M2), где одной из вершин является сам атом висмута, это вызвано наличием стереоактивной неподеленной электронной пары у Bi³⁺, которая локализована в направлении, противоположном наиболее коротким связям Bi-O, и придает дополнительный объем кристаллической структуре.In all three cationic positions, the bismuth atom forms an asymmetric environment, up to the formation of the BiO ₃ (M2) tetrahedron, where the bismuth atom itself is one of the vertices, this is due to the presence of a stereoactive lone electron pair in Bi ³⁺ , which is localized in the opposite direction to the shortest Bi-O bonds, and gives additional volume to the crystalline structure.

В концентрационной серии образцов Ba₃Bi_2-xEu_x(BO₃)₄ при низкой концентрации допантов (х≤1), ионы Eu³⁺ входят в позицию M2 кристаллической структуры Ba₃Bi₂(BO₃)₄. После увеличения концентрации ионов европия больше 50 ат. % (x>1), ионы Eu³⁺ начинают входить также в позицию М3 кристаллической структуры Ba₃Bi₂(BO₃)₄ (фиг. 6). Этим обусловлено концентрационное тушение люминесценции в данном фотолюминофоре, так как расстояние между центрами люминесценции резко сокращается, а число безызлучательных переходом между центрами люминесценции возрастает.In the concentration series of Ba ₃ Bi _2-x Eu _x (BO ₃ ) ₄ samples at a low concentration of dopants (x≤1), Eu ³⁺ ions enter the M2 position of the crystal structure of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ . After increasing the concentration of europium ions more than 50 at. % (x> 1), Eu ³⁺ ions also begin to enter the M3 position of the crystal structure of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ (Fig. 6). This determines the concentration quenching of luminescence in this photoluminophore, since the distance between the luminescence centers decreases sharply, and the number of nonradiative transitions between the luminescence centers increases.

Список использованной литературыList of references

1. Не L., Wang Y. Synthesis of Sr₃Y₂(BO₃)₄: Eu³⁺ and its photoluminescence under UV and VUV excitation. J. Alloys Compd. - 2007. - Vol. 431. - P. 226-229.1. Not L., Wang Y. Synthesis of Sr ₃ Y ₂ (BO ₃ ) ₄ : Eu ³⁺ and its photoluminescence under UV and VUV excitation. J. Alloys Compd. - 2007. - Vol. 431. - P. 226-229.

2. Zhang Y., Li Y. Red photoluminecence and crystal structure of Sr₃Y₂(BO₃)₄. J. Alloys Compd. - 2004. - Vol. 384. - P. 88-92.2. Zhang Y., Li Y. Red photoluminecence and crystal structure of Sr ₃ Y ₂ (BO ₃ ) ₄ . J. Alloys Compd. - 2004. - Vol. 384. - P. 88-92.

Claims (3)

1. Красноизлучающий термически стабильный фотолюминофор Ba₃Bi₂(ВО₃)₄ для чипов светодиодов, допированный ионами Eu³⁺, принадлежащий к семейству M₃Ln₂(ВО₃)₄, где М=Ва, а лантаноиды (Ln) замещены трехвалентным висмутом, отличающийся разупорядоченным распределением катионов Ва²⁺ и Bi³⁺ по трем кристаллографически неэквивалентным позициям кристаллической структуры Ba₃Bi₂(ВО₃)₄.1. Red-emitting thermally stable photoluminophore Ba ₃ Bi ₂ (VO ₃ ) ₄ for LED chips, doped with Eu ³⁺ ions, belonging to the family M ₃ Ln ₂ (VO ₃ ) ₄ , where M = Ba, and lanthanides (Ln) are substituted by trivalent bismuth, characterized by a disordered distribution of Ba ²⁺ and Bi ^{3+ cations} over three crystallographically nonequivalent positions of the crystal structure of Ba ₃ Bi ₂ (BO ₃ ) ₄ . 2. Фотолюминофор по п. 1, отличающийся тем, что оптимальная концентрация активных ионов европия составляет 50% по замещению висмута.2. The photoluminophore according to claim 1, characterized in that the optimal concentration of active europium ions is 50% by bismuth substitution. 3. Фотолюминофор по п. 1, отличающийся тем, что координаты цветности равны (х=0.650, у=0.350) и термически стабильны в интервале температур 299-466 K.3. The photoluminophore according to claim 1, characterized in that the chromaticity coordinates are equal (x = 0.650, y = 0.350) and are thermally stable in the temperature range 299-466 K.

Images