Новые люминесцентные композитные материалы на основе CVD алмаза: синтез, морфология и оптические свойства Текст научной статьи по специальности «Физика»

я a ^ggg 22-24 °ктябРя 2024 г-

Новые люминесцентные композитные материалы на основе CVD алмаза: синтез, морфология и оптические свойства

Тяжелов И.А.1'2, Мартьянов А.К.1, Ермакова Ю.А.1, Александров А.А.1, Седов В.С.1

1- Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва

2- Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»,

Москва

Е-mail: tiazhelov@rambler. ru

DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-137-138

Для исследования кристаллических структур различных веществ активно используются мощные источники сфокусированного рентгеновского излучения, такие как синхротроны и лазеры на свободных электронах [1]. Увеличение выходной мощности таких источников диктует необходимость разработки стойких под воздействием высокоэнергетических пучков сцинтилляторов. Используемые в настоящее время рентгенолюминесцентные экраны склонны к быстрой деградации в силу своей низкой теплопроводности (к примеру, LiF обладает теплопроводностью ~4 Вт/(м*К)) [2]. Ранее нами был предложен новый подход к созданию визуализаторов в виде композитного материала, состоящего из прозрачной матрицы поликристаллического CVD алмаза (теплопроводность которого составляет ~2100 Вт/(м*К)) с встроенными люминесцентными частицами [3].

В данной работе изучались отдельные особенности формирования композитного люминесцентного материала (рис. 1): (i) влияние отжига рентгенолюминесцентных частиц с ионами Eu и Ce в СВЧ плазме (в условиях роста алмаза) на их люминесцентные свойства; (ii) влияние размера (от 5 до 500 нм) и дзета-потенциала затравочных алмазных наночастиц на способность формирования ими сплошного алмазного покрытия и экранирования люминесцентных частиц от влияния СВЧ плазмы.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ

Алмазные няночдсиадцет s1 нм)

J_L lsl CVD

tJf

* \

Si уюдложка

2nd CVD

Алмазный слой 2 ллюи), РЗЭ порошок на Алмазном слое Композитный материал

1 Стадия «Выращивание, алмазной подложки»

2. Стадия

«формирование композитного материала»

Рис. 1. Схема процесса формирования композитного люминесцентного материала.

Были зарегистрированы спектры фото- и рентгенолюминесценции отожжённых в СВЧ плазме порошков EuF3, SrF2:Eu и YAG:Ce, а также композитных алмазных плёнок на их основе. В случае европий-содержащих соединений методами рентгенофазового и люминесцентного анализов доказано протекание процессов частичного восстановления Eu3+ до состояния Eu2+. На основе полученных с помощью растровой электронной микросокпии микрофотографий поверхности и сколов синтезируемых композитов была доказана полная инкапсуляция люминесцентных частиц в объём алмаза.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 22-13-00401. https://rscf.ru/project/22-13-00401/.

Авторы выражают благодарность к.х.н. Кузнецову С.В. за постановку научной задачи и обсуждение результатов.

1. Stockler L.J., Krause L., Svane B., et al., IUCrJ. 2023, 10, 103-117.

2. Okada G., Yanagida T., Nanto H., et al., in Phosphors for Radiation Detectors (Eds. T. Yanagida, M. Koshimizu), Wiley, 2022, 247-281.

3. Kuznetsov S.V., Sedov V.S., Martyanov A.K., et al., Inorganics. 2022, 10, 240(9pp).