Изменения релаксационных характеристик примесных парамагнитных ионов Мп при модифицировании люминофора ZnS:Cu наночастицами шунгитового у

Изменения релаксационных характеристик примесных парамагнитных ионов Мп при модифицировании люминофора ZnS:Cu наночастицами шунгитового углерода

Автор: Таланов А.А. гр.21616, инж. ИГ КарНЦ РАН.

Научный руководитель: к .ф.-м.н. доцент Березина О.Я., вед.н.с., д.х.н. Рожкова Н.Н

        Аннотация: Люминофоры на основе соединений A II B VI широко используются в составе различных электронных устройств – дисплеев, электролюминесцентных панелей и др. [1]. Одним из важнейших условий длительного и эффективного использования данных материалов является возможность регулирования спектра, яркости и стабильности их излучения за счет специального легирования и модифицирования в дополнение к введению традиционно применяемых активаторов и добавок. В работе сульфид цинка модифицировался наночастицами шунгитового углерода. Корреляция данных по изменению яркости электролюминесценции и изменения ширины спектров ЭПР ионов Mn указывают на индуцируемую наночастицами ШУ диффузию примесей Cu и Mn в объем микрокристаллов и их аккумуляцию на протяженных дефектах структуры.

Ключевые слова: Электролюминофор, сульфид цинка, электронный парамагнитный резонанс, шунгитовый углерод

        В работе поверхностный слой промышленного электролюминофора состава ZnS:Cu модифицировался осаждением на его поверхность наночастиц (НЧ) шунгитового углерода (ШУ), обладающих высокой активностью и способных изменять донорно-акцепторные характеристики и электронную структуру поверхностного слоя материала даже при введении их в микроколичествах. Это неизменно оказывает влияние на физические свойства материала. (рис. 1а,б)

а)                                                                       б)

[pic 1] [pic 2]

Рис.1. а) Зависимость яркости электролюминесценции исследуемых люминофоров (L) на длине волны 490 нм от количества вводимого в их состав наночастиц ШУ[1]. б) Зависимость ширины линии спектра ЭПР от количества вводимого в их состав наночастиц ШУ.

Наночастицы ШУ характеризуются многоуровневой структурой [2], возникающей в результате последовательной агрегации графеновых фрагментов порядка 1 нм. Стопки графенов размером 1,5×2,5 нм и глобулярная композиция стопок со средним линейным размером порядка 6 нм определяют вторичные и третичные уровни структуры. Агрегаты глобул размером в десятки нанометров завершают структуру. Наночастицы ШУ активно взаимодействуют с водой с образованием устойчивых водных дисперсий, имеющих нелинейно-оптические свойства. Люминофор модифицировали осаждением на его поверхность НЧ ШУ из водных дисперсий концентрацией 0,06 и 0,1 мг/л.        

[pic 3]

Рис.2. Спектр ЭПР

Спектры ЭПР от ионов марганца (Рис.2) регистрировали на радиоспектрометре ЭПР "BRUKER"EMX. Амплитуда модуляции была 1Гс. Мощность СВЧ изменяли от 0,2 до 50 мВт. для регистрации эффектов насыщения сигнала. Примесь марганца является сопутствующей примесью исходных компонент при синтезе люминофора ZnS: Cu.[3] Полученные нами спектры ЭПР, состоящие из 6 линий с g-фактором 2.0026, константой СТС 66,9 Гс, полушириной линий 1,2-1,3 Гс., характерны  для парамагнитных ионов марганца в неупорядоченных системах с малым их содержанием. Спектры ЭПР примесных ионов марганца в кристаллах ZnS качественно и количественно отражают все особенности их кристаллической структуры, в том числе изменения объема занимаемой дефектами упаковки [4].