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Titelaufnahme

Titel
Structure sensitive investigations on Mn-activated perovskites and rare-earth-doped aluminates / von Bastian Henke
AutorHenke, Bastian In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Erschienen2007
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2007
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466-20080213039 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Structure sensitive investigations on Mn-activated perovskites and rare-earth-doped aluminates [3.06 mb]
zusfasng [88.95 kb]
abstract [87.84 kb]
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Nachweis
Klassifikation

Deutsch

Optische, magnetische Resonanz und optisch detektierte magnetische Resonanz Untersuchungen wurden im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt, um sowohl die Mn-aktivierten Fluoroperowskite RbCdF3 und LiBaF3 als auch die Seltenen-Erden dotierten langleuchtende Phosphore SrAl2O4 and CaAl2O4. In Mn-aktiviertem RbCdF3 zeigt sich eine Photolumineszenz (PL) Bande bei 560 nm, die man der Mn2+-Dotierung zuordnen kann. Die entsprechenden Anregungsbanden liegen zwischen 240 und 520 nm. Diese Mn2+-Emission kann durch Röntgenbestrahlung erhöht werden, wobei im Anregungsspektrum eine weitere intensive, breite Bande bei 300 nm zu sehen ist. Entsprechende Anregung bei 300 nm führt zu einer schwächer werdenden Mn2+-Emissionsintensität, wohingegen eine Anregung bei 240 nm zu einer ansteigenden Mn2+-Emissionsintensität führt. Elektronen-Paramagnetische Resonanz (EPR) zeigte, dass sich die Zahl der Mn2+-Ionen mit zunehmender Röntgenbestrahlung reduziert. Mittels optischen Bleichens kann das ursprüngliche Mn2+-Level wieder hergestellt werden. In LiBaF3 war es möglich einen optisch aktiven Sauerstoff-Lücken-Komplex zu identifizieren, dessen PL-Emission im blauen Spektralbereich liegt. Die Struktur dieses Komplexes wurde mit PL und PL detektierter Elektronen Paramagnetischer Resonanz (PLEPR) untersucht. Bei 20 K zeigt der Sauerstoff-Lücken-Komplex zwei Lumineszenzbanden, die ihre Maxima jeweils bei 430 und 475 nm haben, werden sie bei 220 nm angeregt. Diese Bänder können einem angeregten Triplet-Zustand (S = 1) zugeordnet werden, dessen z-Achse des Feinstrukturtensors parallel zur <110>-Richtung liegt. Es wird angenommen, dass dieser Komplex neben einer Mn2+-Verunreinigung auf einem Ba2+-Platz zu finden ist. Er kann durch ein Sauerstoffion auf einem Fluorplatz mit einer Fluorlücke als nächstem Nachbarn in <110>-Richtung liegend beschrieben werden. Vor Röntgenbestrahlung liegt die Mn2+-Emission von LiBaF3 bei 710 nm, wobei die entsprechenden Anregungsbanden zwischen 210 und 620 nm liegen. Nach Röntgenbestrahlung zeigt das PL-Spektrum einen neuen Emissionspeak bei ungefähr 610 nm, der vorläufig einer gestörten Mn2+-Emission zugeordnet wird. Die PL aller Banden ist erhöht. Struktursensitive Untersuchungen der strahlungsinduzierten Emissionsbande wurden mit PL-EPR bei einer Temperatur von 1.5 K durchgeführt. Die Analyse der winkelabhängigen PL-EPR Spektren, die bei unterschiedlichen Orientierungen des Magnetfeldes aufgenommen wurden, zeigte, dass die 610 nm Lumineszenzbande einem angeregten Triplet-Zustand (S = 1) eines Mn-basierten Zentrums zugeordnet werden kann, dessen z-Achse des Feinstrukturtensors nah an der <110> Richtung liegt. Einkristalline MAl2O4 (M=Ca and Sr) langleuchtende Phosphore, die undotiert oder mit Eu und Nd oder Dy dotiert wurden, sind untersucht worden. Ihre Rekombinations- Lumineszenz (RL) und mikrowelleninduzierte Änderungen in der RL in hohen Magnetfeldern (RL-EPR) wurden untersucht, nachdem sie mit ultraviolettem Licht bei tiefen Temperaturen angeregt wurden. Wellenlängenabhängige RL-EPR Messungen deuten darauf hin, dass nur ein intrinsischer Donator aber mindestens zwei verschiedene intrinsische Akzeptoren an dem Rekombinationsprozess beteiligt sind. Die Energie der Donator-Akzeptor-Rekombination wird entweder direkt emittiert (undotierte Proben) oder fast komplett zu den Seltenen-Erden-Aktivatoren übertragen (dotierte Proben).

English

In this work optical, magnetic resonance, and optically-detected magnetic resonance measurement techniques were used to investigate the Mn-activated fluoroperovskites RbCdF3 and LiBaF3 as well as the rare-earth (RE) doped persistent phosphors SrAl2O4 and CaAl2O4. The photoluminescence (PL) of Mn-activated RbCdF3 shows an emission band at 560 nm, which can be attributed to the Mn2+ dopant; the corresponding excitation bands are between 240 and 520 nm. After x-irradiation an increased Mn2+ emission can be observed and the excitation spectrum shows an additional intense broad band at 300 nm. Excitation at 300 nm leads to a decreasing intensity of the Mn2+ emission, whereas excitation at 240 nm leads to an increase in the PL intensity. Electron paramagnetic resonance (EPR) shows that the number of Mn2+ ions is reduced upon x-irradiation; the original Mn2+ level can be restored upon optical bleaching. In LiBaF3 it was possible to identify a luminescent oxygen vacancy complex emitting in the blue spectral region. The structure of that complex was investigated by PL and PL-detected electron paramagnetic resonance (PL-EPR). At 20 K the oxygen-related complex shows two luminescence bands peaking at about 430 and 475 nm, when excited at 220 nm. These bands can be attributed to an excited triplet state (S = 1) with the z-axis of the fine structure tensor parallel to the <110> direction. This complex is believed to be next to a Mn2+ impurity on a Ba2+ site and can be described by an oxygen on a fluorine lattice site with a nearest fluorine vacancy along the <110> direction. Prior to x-irradiation the PL of Mn-activated LiBaF3 shows a Mn2+ emission band at 710 nm; the corresponding excitation bands are between 210 and 620 nm. After x-irradiation the PL spectrum shows a new emission peaking at about 610 nm which is tentatively assigned to a perturbed Mn2+ emission; the intensity of all PL bands is increased. Structure sensitive investigations on the radiation-induced emission band were done by PL-EPR at a temperature of 1.5 K. The analysis of the angular dependent PL-EPR spectra, recorded for different orientations of the magnetic field, yielded that the 610 nm luminescence band is due to an excited triplet state (S = 1) of a Mn-related center with the z-axis of the fine structure tensor close to a <110> direction. Single-crystals of MAl2O4 (M=Ca and Sr) persistent phosphors that are nominally pure or doped with Eu and Nd or Dy, respectively, were investigated. Their recombination luminescence (RL) and microwave-induced changes in the RL in a high magnetic field (RL-EPR) were investigated after ultraviolet excitation at low temperatures. Wavelength dependent RL-EPR measurements indicate that only one intrinsic donor but at least two different intrinsic acceptors are involved in the recombination process. The donor-acceptor recombination energy is either emitted directly (undoped samples) or almost completely transferred to the RE activators (doped samples).