Fabrication and Characterization of Sm3+ Doped Zinc Barium Borate Glasses

Y. Yamsuk; P. Yasaka; N. Sangwaranatee; J. Keawkao

doi:10.15407/ujpe63.7.608

Виготовлення і характеристика стекол з боратів цинку і барію, допованих Sm3+

Автор(и)

Y. Yamsuk Physics Program, Faculty of Science and Technology, Nakhon Pathom Rajabhat University, Center of Excellence in Glass Technology and Materials Science (CEGM), Nakhon Pathom Rajabhat University
P. Yasaka Physics Program, Faculty of Science and Technology, Nakhon Pathom Rajabhat University, Center of Excellence in Glass Technology and Materials Science (CEGM), Nakhon Pathom Rajabhat University
N. Sangwaranatee Faculty of Science and Technology, Suan Sunandha University
J. Keawkao Physics Program, Faculty of Science and Technology, Nakhon Pathom Rajabhat University, Center of Excellence in Glass Technology and Materials Science (CEGM), Nakhon Pathom Rajabhat University

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe63.7.608

Ключові слова:

zinc-barium-borate glasses, photoluminescence, Sm3 ion, Judd–Ofelt analysis, emission cross-section

Анотація

Виготовлено скло з боратiв цинку i барiю складу (60−x)B2O3–10ZnO–30BaO–xSm2O3 (де x = 0,5, 1,0, 1,5, 2.0 та 2,5 моль%), допованих iонами Sm3+ i вивчено їх фiзичнi та оптичнi властивостi. Спектри фотолюмiнесценцiї, вимiрянi пiсля збудження на 403 нм, мiстять смуги емiсiї на 564, 600, 647 and 710 нм, вiдповiднi переходам 4G5/2 →6Hj (j = 5/2, 7/2, 9/2, 11/2), вiдповiдно. Оцiненi Джадд–Офельта параметри iнтенсивностi (Ωl, l = 2, 4 i 6) i передбаченi ймовiрностi радiацiйних переходiв, перетин емiсiї, коефiцiєнти розпаду збуджених рiвнiв iона Sm3+. Виявлено зменшення часу життя рiвня 4G5/2 при збiльшеннi концентрацiї Sm3+ iонiв.

Посилання

<ol>
<li> A. Kitai. Luminescent Materials and Applications (Wiley, 2008).
<a href="https://doi.org/10.1002/9780470985687">https://doi.org/10.1002/9780470985687</a>
</li>
<li>Ch. S. Rao, C.K. Jayasankar. Spectroscopic and radiative properties of Sm3+-doped K–Mg–Al phosphate glasses. Opt. Commun. 286, 204 (2013).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.optcom.2012.08.042">https://doi.org/10.1016/j.optcom.2012.08.042</a>
</li>
<li>S. Shanmuga Sundari, K. Marimuthu, M. Sivraman, S. Surendra Babu. Composition dependent structural and optical properties of Sm3+-doped sodium borate and sodium fluoroborate glasses. J. Lumin. 130, 1313 (2010).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2010.02.046">https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2010.02.046</a>
</li>
<li>A. Patra, D. Kundu, D. Gunguli. A study of the structural evolution of the sol-gel derived Sm3+-doped silica glass. Mater. Lett. 32, 43 (1997).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0167-577X(97)00005-0">https://doi.org/10.1016/S0167-577X(97)00005-0</a>
</li>
<li>R.S. Kaundal, S. Kaur, N. Singh, K.J. Singh. Investigation of structural properties of lead strontium borate glasses for gamma-ray shielding applications. J. Phys. Chem. Solids 71, 1191 (2010).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2010.04.016">https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2010.04.016</a>
</li>
<li>B. Bhatia, V. Parihar, S. Singh, A.S. Verma. Spectroscopic properties of Pr3+ in lithium bismuth borate glasses. Am. J. Condens. Matter. Phys. 3, 80 (2013).
</li>
<li>H.A. El-Batal, A.M. Abdelghany, N.A. Ghoneim, F.H. El-Batal. Effect of 3d-transition metal doping on the shielding behavior of barium borate glasses: a spectroscopic study. Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 133, 534 (2014).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.06.044">https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.06.044</a>
</li>
<li>A.M. Abdelghany, A.H. Hammad. Impact of vanadium ions in barium borate glass. Spectrochim. Acta Part A. Mol. Bimol. Spectrosc. 137, 39 (2015).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.08.012">https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.08.012</a>
</li>
<li>D.D. Ramteke, Vijay Kumar, H.C. Swart. Spectroscopic studies of Sm3+/Dy3+ co-doped lithium boro-silicate glasses. J. Non-Cryst. Solids 438, 49 (2016).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2016.02.010">https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2016.02.010</a>
</li>
<li> D.D. Ramteke, H.C. Swart, R.S. Gedam. Spectroscopic properties of Pr 3+ ions embedded in lithium borate glasses. Phys. B Condens. Matter 480, 111 (2016).
</li>
<li> C.R. Kesavulu, C.K. Jayasankar. Spectroscopic properties of Sm3+ ions in lead fluorophosphate glasses. J. Lumin. 132, 2802 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2012.05.031">https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2012.05.031</a>
</li>
<li> A. Mohan Babu, B.C. Jamalaiah, T. Sasikala, S.A. Saleem, L. Rama Moorthy. Absorption and emission spectral studies of Sm3+-doped lead tungstate tellurite glasses. J. Alloy. Compd. 509, 4743 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.01.136">https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.01.136</a>
</li>
<li> B.R. Judd. Optical absorption intensities of rare-earth ions. Phys. Rev. 127, 750 (1962).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRev.127.750">https://doi.org/10.1103/PhysRev.127.750</a>
</li>
<li> G.S. Ofelt. Intensities of crystal spectra of rare-earth ions. J. Chem. Phys. 37, 511 (1962).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1701366">https://doi.org/10.1063/1.1701366</a>
</li>
<li> M. Jayasimhadri, L.R.Moorthy, S.A. Saleem,R.V.S.S.N.Ravikumar. Spectroscopic characteristics of Sm3+-doped alkali fluorophosphate glasses. Spectrochim. Acta A 64, 939 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.saa.2005.09.001">https://doi.org/10.1016/j.saa.2005.09.001</a>
</li>
<li> W.T. Carnall, H. Crosswhite, H.M. Crosswhite. Energy level structure and transition probabilities of the trivalent lanthanides in LaF3. Argonne National Laboratory. Report ANL-78-XX-95.
</li>
<li> O. Ravi, C. Madhukar Reddy, L. Monoj, B. Deva Prasad Raju. Structural and optical studies of Sm3+ ions doped niobium borotellurite glasses J. Mol. Struct. 1029, 53 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2012.06.059">https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2012.06.059</a>
</li>
<li> M.B. Reddy, S. Sailaja, P. Giridhar, C.N. Raju, B.S. Reddy. Spectroscopic investigations of Sm3+ ions doped B2O3–Bi2O3–ZnO–Li2O glasses. Ferroelectr. Lett. 38, 40 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1080/07315171.2011.570179">https://doi.org/10.1080/07315171.2011.570179</a>
</li>
<li> A.A. Ali. Optical properties of Sm3+-doped. CaF2 bismuth borate glasses. J. Lumin. 129, 1314 (2009).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2009.06.017">https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2009.06.017</a>
</li>
<li> D. Umamaheswari, B.C. Jamalaiah, T. Sasikala, L. II-Gon Kim, Rama Moorthy. Photoluminescence properties of Sm3+-doped SFB glasses for efficient visible lasers. J. Non-Cryst. Solids 358, 782 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.023">https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.023</a>
</li>
<li> A. Agarwal, I. Pal, S. Singhi, M.P. Aggarwal. Judd–Ofelt parameters and radiative properties of Sm3+ ions doped zinc bismuth borate glasses Opt. Mater. 32, 339 (2009).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.optmat.2009.08.012">https://doi.org/10.1016/j.optmat.2009.08.012</a>
</li>
<li> Y.C. Ratnakaram, N.D. Thirpathi, R.P.S. Chakaradhar. Spectral studies of Sm3+ and Dy3+ doped lithium cesium mixed alkali borate glasses J. Non-Cryst. Solids 352, 3914 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2006.06.008">https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2006.06.008</a>
</li>
<li> Phan Van Do, V.u. Phi Tuyen, Vu Xuan Quang, Nguyen Trong Thanh, Vu Thi Thai Ha, Nicholas M. Khaidukov, Yong-Ill Lee, B.T. Huy. Judd–Ofelt analysis of spectroscopic properties of Sm3+ ions in K2YF5 crystal. J. Alloys Compd. 520, 262 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.01.037">https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.01.037</a>
</li>
<li> T. Suhasini, J. Suresh Kumar, T. Sasikala, K. Jang, H.S. Lee, M. Jayasimhadri,J.H. Jeong, S.S. Yi, L.R. Moorthy. Absorption and fluorescence properties of Sm3+ ions in fluoride containing phosphate glasses. Opt. Mater. 31, 1167 (2009).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.optmat.2008.12.008">https://doi.org/10.1016/j.optmat.2008.12.008</a>
</li>
<li> R.G. Abhilash Kumar, Satoshi Hata, Ken-ichiIkeda, K.G. Gopchandran. Influence of metal ion concentration in the glycol mediated synthesis of Gd2O3 :Eu3+ nanophosphor. Ceramics Intern. 40, 2915 (2014).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.10.020">https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.10.020</a>
</li>
<li> G. Vimal, P. Mani Kamal, P.R. Biju, Joseph Cyriac, N.V. Unnikrishnan, M.A. Ittyachen. Synthesis, structural and spectroscopic investigations of nanostructured samarium oxalate crystals. Spectrochim. Acta A: Molec. Biomolec. Spectrosc. 122, 624 (2014).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.saa.2013.11.080">https://doi.org/10.1016/j.saa.2013.11.080</a>
</li>
<li> P.K. Kaiser. ?????? Res. Meth. Instrum. 6 (5) 473 (1974).
<a href="https://doi.org/10.3758/BF03201066">https://doi.org/10.3758/BF03201066</a>
</li>
<li> G. Lakshminarayana, Rong Yang, Mengfei Mao, Jianrong Qiu. Spectral analysis of RE3+ (RE = Sm, Dy, and Tm): P2O5–Al2O3–Na2O glasses. Opt. Mater. 31, 1506 (2009).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.optmat.2009.02.010">https://doi.org/10.1016/j.optmat.2009.02.010</a>
</li>
<li> N. Wantana, S. Kaewjaeng, S. Kothan, H.J. Kim, J. Kaewkhao. Energy transfer from Gd3+ to Sm3+ and luminescence characteristics of CaO–Gd2O3–SiO2–B2O3 scintillating glasses. J. Lumin. 181, 382 (2017).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.09.050">https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.09.050</a>
</li>
<li> V. Himamaheswara Rao, P. Syam Prasad, M. Mohan Babu, P. Venkateswara Rao, Lu’?s F. Santos, G. Naga Raju, N. Veeraiah. Luminescence properties of Sm3+ ions doped heavy metal oxide tellurite-tungstate-antimonate glasses. Ceramics Inter. 43, 16467 (2017).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.09.028">https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.09.028</a>
</li>
<li> A.S. Rao Nisha Deopa. Spectroscopic studies of Sm3+ ions activated lithium lead alumino borate glasses for visible luminescent device applications. Opt. Mater. 72, 31 (2017).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.04.067">https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.04.067</a></li>

Downloads

PDF (English)

Опубліковано

2018-08-02

Як цитувати

Yamsuk, Y., Yasaka, P., Sangwaranatee, N., & Keawkao, J. (2018). Виготовлення і характеристика стекол з боратів цинку і барію, допованих Sm3+. Український фізичний журнал, 63(7), 608. https://doi.org/10.15407/ujpe63.7.608

Завантажити посилання

Номер

Том 63 № 7 (2018)

Розділ

Оптика, атоми і молекули

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.