Композитные материалы на основе нанокристаллов оксида цинка с адсорбированными на их поверхности ионами редкоземельных элементов для конверсии ультрафиолетовой области солнечного спектраНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 18 июля 2013 г.-25 декабря 2014 г. Cинтез нанокомпозитных частиц w-ZnO (размером от 5 до 50 нм) с катионами Yb
Результаты этапа: 1. Был провден синтез монодисперсных нанокомпозитных частиц w-ZnO, ZnO1-xSx, а также ZnO/MgO в диапазоне размеров 10-50 нм, допированных иттрбием и кодопированных литием, проведена полная характеризация их микроморфологии методами СЭМ и ПЭМ, включая распределение по размерам. 2. Были исследованы оптические свойства синтезированных нанокомпозитов методами фотолюминесцентной спектроскопии и показана зависимость интенсивности полосы испускания иттербия в ИК-диапазоне от состава композита и химической предыстории образца.
2 19 марта 2015 г.-24 декабря 2015 г. Cинтез композитных наностержней w-ZnO (диаметром 50-200 нм и длиной в несколько мкм) с оксидом Yb
Результаты этапа: 1. Было проведено изучение эффекта усиления интенсивности люминесценции в ИК области для нанокомпозитов ZnO, состоящих из наностержней оксида цинка с оксидом иттербием . 2. Методами фотолюминесцентной спектроскопии и спектроскопии поглощения, а также с помощью определения кинетических зависимостей люминесценции изучен механизм переноса энергии на интерфейсе между наночастицами оксида цинка и иттербием.
3 23 марта 2016 г.-24 декабря 2016 г. Синтез нанокомпозитов на основе наностержней оксида цинка с осажденными на их поверхность наночастицами оксида иттербия с оптимизированными структурными свойствами для достижения максимальной интенсивности иттербиевой люминесценции.
Результаты этапа: За все время выполнения проекта были синтезированы следующие серии образцов 1) Нанокомпозиты ZnO/Yb2O3, состоящие из наночастиц оксида цинка с размерами от 10-20 нм и наночастиц оксида иттербия, находящихся на поверхности ZnO, с различным содержанием Yb вплоть до 6 мол. %, методом осаждения из безводных спиртовых растворов. 2) Нанокомпозиты ZnO/MgO/Yb2O3, состоящие из наночастиц оксида цинка, окруженных матрицей оксида магния с включениями оксида иттербия, методом осаждения из безводных спиртовых растворов. 3) Нанокомпозиты ZnO/Yb2O3, состоящие из наностержней оксида цинка различной предыстории, и оксида иттербия на их поверхности. Наностержни были выращены методом гидротермального и газофазного роста. 4) Нанокомпозиты ZnO/Yb2O3, состоящие из монокристаллов оксида цинка и оксида иттербия на их поверхности, выращенные из расплава оксида цинка, содержащего оксид иттербия при высоких давлениях до 4 ГПа и высоких температурах. Все перечисленные композиты показали эффективную люминесценцию в области 980-1000 нм, характерную для ионов иттербия, в некоторых случаях превышающую по интенсивности люминесценцию матрицы оксида цинка, что говорит о достижении поставленной в исходной заявке фундаментальной научной проблемы. Установлено, что после высокотемпературного отжига происходит изменение концентрационной зависимости интенсивности люминесценции от содержания иттербия и в модификация тонкой структуры линий в спектре, что указывает на изменение природы доминирующих центров излучательной рекомбинации. Исследована зависимость интенсивности фотолюминесценции иттербиевой полосы нанокомпозитов на основе нанокристаллов оксида цинка от интенсивности фотовозбуждения ультрафиолетовым излучением и обнаружено, что для фотолюминесценции ионов иттербия характерна сублинейная, близкая к корневой, что указывает на непрямой механизм передачи энергии от фотовозбужденной подсистемы нанокристаллов оксида цинка к редкоземельным ионам. Полученные результаты указывают на возможные применения Yb-легированных наноструктур оксида цинка в оптоэлектронных устройствах, в частности солнечных элементах, а также в качестве инфракрасных биомаркеров.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".