Температурное тушение люминесценции в керамиках многокомпонентных алюмогранатов (Lu,Gd,Y)3(Ga,Al)5O12:Ce при высоких и низких температурах
DOI:
https://doi.org/10.33910/2687-153X-2021-2-1-3-8Ключевые слова:
керамики многокомпонентных алюмогранатов, легирование церием, отжиг, спектры рентгенолюминесценции, низкотемпературное тушение люминесценции, термоионизацияАннотация
Легированные церием многокомпонентные алюмогранаты общей композиции (Lu,Y,Gd)3,(Ga,Al)5O12:Ce являются перспективными материалами для использования в ПЭТ и КТ. Изменяя состав алюмограната (bandgap engineering), можно подобрать его сцинтилляционные характеристики в соответствии с определенным набором требований. В некоторых композициях интенсивность люминесценции Се3+ может уменьшаться при охлаждении (низкотемпературное тушение люминесценции). Причина этого до сих пор является предметом активных дискуссий. Данная статья посвящена низкотемпературному тушению люминесценции в керамиках алюмогранатов (Lu,Gd)3(Ga,Al)5O12, легированных церием. Были измерены термостимулированная люминесценция, температурная зависимость интенсивности рентгенолюминесценции и другие сцинтилляционные характеристики образцов с разным содержанием Lu и Ga, отожженных в разных условиях. Показано, что низкотемпературное тушение люминесценции в исследованных образцах может быть связано с локализацией носителей заряда на ловушках при низких температурах.
Библиографические ссылки
Bartosiewicz, K., Babin, V., Kamada, K. et al. (2015) Energy migration process in undoped and Ce-doped multicomponent garnet single crystal scintillators. Journal of Luminescence, 166, 117–122. https://www.doi.org/10.1016/j. jlumin.2015.05.015 (In English)
Boka, J., Horodysky, P., Krzyžánek, V. (2015) Effect of oxidation annealing on optical properties of YAG:Ce single crystals. Optical Materials, 46, 591–595. https://www.doi.org/10.1016/j.optmat.2015.05.035 (In English)
Dorenbos, P. (2013) Electronic structure and optical properties of the lanthanide activated RE3(Al1-xGax)5O12 (RE=Gd, Y, Lu) garnet compounds. Journal of Luminescence, 134, 310–318. https://www.doi.org/10.1016/j.jlumin.2012.08.028 (In English)
Fasoli, M., Vedda, A., Nikl, M. et al. (2011) Band-gap engineering for removing shallow traps in rare-earth Lu3Al5O12 garnet scintillators using Ga3+ doping. Physical Review B, 84, article 081102. https://www.doi.org/10.1103/ PhysRevB.84.081102 (In English)
Grigorjeva, L., Kamada, K., Nikl, M. et al. (2018) Effect of Ga content on luminescence and defects formation processes in Gd3(Ga,Al)5O12:Ce single crystals. Optical Materials, 75, 331–336. https://www.doi.org/10.1016/j. optmat.2017.10.054 (In English)
Khanin, V., Venevtsev, I., Spoor, S. et al. (2017) A new method for unambiguous determination of trap parameters from afterglow and TSL curves connection: Example on garnets. Optical Materials, 72, 161–168. https://www. doi.org/10.1016/j.optmat.2017.05.040 (In English)
Nikl, M., Yoshikawa, A. (2015) Recent R&D trends in inorganic single crystal scintillator materials for radiation detection. Advanced Optical Materials, 3 (4), 463–481. https://www.doi.org/10.1002/adom.201400571 (In English)
Ogieglo, J. M., Katelnikovas, A., Zych, A. et al. (2013) Luminescence and luminescence quenching in Gd3(Ga,Al)5O12 scintillators doped with Ce3+. The Journal of Physical Chemistry A, 117 (12), 2479−2484. https://www.doi. org/10.1021/jp309572p (In English)
Potapov, A. S., Rodnyi, P. A., Mikhrin, S. B. (2004) Experimental set-up for measurement of luminescence characteristics at X-ray excitation. Radiation Measurements, 38 (4–6), 839–842. https://www.doi.org/10.1016/j.radmeas.2004.02.007 (In English)
Ronda, C., Wieczorek, H., Khanin, V., Rodnyi, P. (2016) Review-scintillators for medical imaging: A tutorial overview. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 5 (1), R3121–R3125. https://www.doi.org/10.1149/2.0131601jss (In English)
Ueda, J., Dorenbos, P., Bos, A. J. J., Kuroishi, K. et al. (2015) Control of electron transfer between Ce3+ and Cr3+ in the Y3Al5-xGaxO12 host via conduction band engineering. Journal of Materials Chemistry C, 3 (22), 5642–5651. https://www.doi.org/10.1039/C5TC00546A (In English)
Ueda, J., Dorenbos, P., Bos, A. J. J., Meijerink, A. et al. (2015) Insight into the thermal quenching mechanism for Y3Al5O12:Ce3+ through thermoluminescence excitation spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry C, 119 (44), 25003–25008. https://www.doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b08828 (In English)
Ueda, J., Tanabe, S. (2019) Review of luminescent properties of Ce3+-doped garnet phosphors: New insight into the effect of crystal and electronic structure. Optical Materials: X, 1, article 100018. https://www.doi.org/10.1016/j. omx.2019.100018 (In English)
Venevtsev, I., Khanin, V., Rodnyi, P. et al. (2017) Temperature dependence of photo- and radioluminescence of (Gd,Y)3Al5O12:Ce3+ mixed oxide garnet ceramics. In: PIERS: 2017 Progress in Electromagnetics Research Symposium-Spring: Proceedings: 22–25 May 2017, St. Petersburg, Russia. New York: IEE Publ., pp. 2633–2636. (In English)
Wieczorek, H., Khanin, V., Ronda, C. et al. (2020) Band gap variation and trap distribution in transparent garnet scintillator ceramics. IEEE Transactions on Nuclear Science, 67 (8), 1934–1945. https://www.doi.org/10.1109/ TNS.2020.3001303 (In English)
Zych, E., Brecher, C., Glodo, J. (2000) Kinetics of cerium emission in a YAG:Ce single crystal: The role of traps. Journal of Physics: Condensed Matter, 12 (8), 1947–1958. https://www.doi.org/10.1088/0953-8984/12/8/336 (In English)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2021 Пётр Александрович Родный, Иван Дмитриевич Веневцев, Василий Михайлович Ханин
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.
Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.
