Журнал неорганической химии, 2021, T. 66, № 10, стр. 1491-1496

Оптическая и ЭПР-спектроскопия ионов марганца во фторцирконатных стеклах

С. Х. Батыгов a, М. Н. Бреховских b*, Л. В. Моисеева a, В. В. Глушкова b, В. Н. Махов c, Н. Ю. Кирикова c, В. А. Кондратюк c, Б. Л. Туманский d

a Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
119991 Москва, ул. Вавилова, 38, Россия

b Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия

c Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 53, Россия

d Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
119334 Москва, ул. Вавилова, 28, Россия

* E-mail: mbrekh@igic.ras.ru

Поступила в редакцию 20.04.2021
После доработки 11.05.2021
Принята к публикации 20.05.2021

Аннотация

Изучены ЭПР-спектры и люминесценция фторидных и фторидхлоридных цирконатных стекол, легированных разными соединениями марганца, для определения степени окисления и структуры распределения ионов марганца. Обнаружено, что и во фторидных, и во фторидхлоридных стеклах наблюдаются спектры люминесценции только ионов Mn2+, обусловленные переходом 4T1(G) → 6A1, независимо от степени окисления ионов марганца в исходном легирующем соединении. Во фторидном стекле ионы Mn2+ проявляют зеленую полосу излучения в районе 550 нм, которая при замещении части фтора хлором в составе стекла смещается в длинноволновую область до 615 нм. Изучено отношение содержания свободных ионов марганца к ионам в кластерах в синтезированных стеклах. Установлено, что ионы марганца находятся в основном в кластерах, при этом увеличение концентрации активатора приводит к уменьшению доли свободных ионов. Различия в спектрах люминесценции и ЭПР фторидных и фторидхлоридных цирконатных стекол объясняются изменением структуры локального окружения ионов марганца.

Ключевые слова: фторцирконатные стекла, ионы марганца, люминесценция, ЭПР

Список литературы

  1. Noginov M.A., Loutts G.D. // J. Opt. Soc. Am. B: Opt. Phys. 1999. V. 16. № 1. P. 3. https://doi.org/10.1364/JOSAB.16.000003

  2. Loutts G.B., Warren M., Taylor L. et al. // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 1998. V. 57. № 7. P. 3706. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.3706

  3. Zhou Z., Zhou N., Xia M. et al. // J. Mater. Chem. C. 2016. V. 4. P. 9143. https://doi.org/10.1039/C6TC02496C

  4. Lin Y.-C., Karlsson M., Bettinelli M. // Top. Curr. Chem. (Z). 2016. V. 374. P. 21. https://doi.org/10.1007/s41061-016-0023-5

  5. Adachi S. // J. Lumin. 2018. V. 197. P. 119. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.01.016

  6. Hoshino R., Nakamura T., Adachi S. // J. Solid State Sci. Technol. 2016. V. 5. № 3. R37. https://doi.org/10.1149/2.0151603jss

  7. Chen D., Zhou Y., Zhong J. // RSC Advances. 2016. V. 6. P.86285. https://doi.org/10.1039/C6RA19584A

  8. Paulusz A.G. // J. Electrochem. Soc. 1973. V. 120. P. 942. https://doi.org/10.1149/1.2403605

  9. Xu Y.K., Adachi S. // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 013525. https://doi.org/10.1063/1.3056375

  10. Свиридов Д.Т., Свиридова Р.К., Смирнов Ю.Ф. Оптические спектры ионов переходных металлов в кристаллах. М.: Наука, 1976. 267 с.

  11. Nosenko A.E., Leshchuk R.Ye., Padlyak B.V. // Radiat Eff. Defects Solids. 1995. V. 135. P. 55. https://doi.org/10.1080/10420159508229805

  12. Zhou Q., Dolgov L., Srivastava A.M. et al. // J. Mater. Chem. C. 2018. V. 6. P. 2652. https://doi.org/10.1039/C8TC00251G

  13. Rakhimov R.R., Wilkerson A.L., Loutts G.B. et al. // Solid State Commun. 1998. V. 108. № 8. P. 549. https://doi.org/10.1016/S0038-1098(98)00403-7

  14. Ohno H. // Phys. B. Condens. Matter. 2006. V. 376–377. № 1. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.12.007

  15. Macdonald A.H., Schiffer P., Samarth N. // Nat. Mater. 2005. V. 4. № 3. P. 195. https://doi.org/10.1038/nmat1325

  16. Зыкин М.А., Аминов Т.Г., Минин В.В., Ефимов Н.Н. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 1. С. 103. [Zykin M.A., Aminov T.G., Minin V.V., Efimov N.N. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 1. P. 113. https://doi.org/10.1134/S0036023621010137]

  17. Verstraete R., Sijbom H.F., Korthout K. et al. // J. Mater. Chem. C. 2017. V. 5. P. 10761. https://doi.org/10.1039/C7TC02992F

  18. Tanabe Y., Sugano S.J. // Phys. Soc. Jpn. 1954. V. 9. P. 776. https://doi.org/10.1143/JPSJ.9.766

  19. Buñuel M.A., Alcalá R., Cases R. // J. Phys.: Condens. Matter. 1998. V. 10. P. 9343. https://doi.org/10.1088/0953-8984/10/41/016

  20. Батыгов С.Х., Бреховских М.Н., Махов В.Н. и др. // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 11. С. 1254. [Batygov S.Kh., Brekhovskikh M.N., Moiseeva L.V. et al. // Inorg. Mater. 2019. V. 55. № 11. P. 1185. https://doi.org/10.1134/S0020168519110025]

  21. Adachi S. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2020. V. 9. P. 016001. https://doi.org/10.1149/2.0022001JSS

  22. Li J., Yan J., Wen D. et al. // J. Mater. Chem. C. 2016. V. 4. P. 8611. https://doi.org/10.1039/C6TC02695H

  23. Brekhovskikh M.N., Batygov S.Kh., Makhov V.N. et al. // Phys. Status Solidi B. 2020. V. 257. № 8. P. 1900457. https://doi.org/10.1002/pssb.201900457

  24. Керрингтон А., Мак-Лечлан Э. Магнитный резонанс и его применение в химии / Пер. с англ. Марова И.Н. М.: Мир, 1970. С. 341.

  25. Абдрашитова Э.И., Петровский Г.Т. // Докл. АН СССР. 1968. Т. 180. С. 166.

Дополнительные материалы отсутствуют.