Проєктування матеріалів CaSnO₃:Bi²⁺ з довготривалою стійкою люмінесценцією в ближній інфрачервоній області, які виявляють підвищений рівень уловлювання під впливом концентрації Bi²⁺

Анотація

Дослідження зосереджене на синтезі та характеризації матеріалів CaSnO₃:Bi²⁺ із довготривалою стійкою люмінесценцією в ближній інфрачервоній області. Матеріали зі стійким світінням в інфрачервоному діапазоні гарантують безпечну та ефективну візуалізацію завдяки глибокому проникненню в тканини та зниженій фототоксичності порівняно з матеріалами, що генерують ультрафіолетове випромінювання. Матеріали CaSnO₃:Bi²⁺ синтезовано за допомогою методу високо­темпе­ра­турного твердофазного спікання. Системно досліджено вплив легування Bi²⁺ в різних концентраціях (1, 2, 5, 7 і 10%) на властивості матеріалу. Процес синтезу було підтверджено рентгено­струк­турним аналізом, за результатами якого структура перовськіту виявлена у всіх зразках. Методом растрової електронної мікроскопії виявилено однорідні частинки розміром приблизно 1 мкм, які успішно інтегрують іони Bi²⁺, що підтверджено енерго­дисперсійною рентгенівською спектроскопією. Люмінес­центні властивості матеріалів CaSnO₃:Bi²⁺ визначали за допомогою флуоресцентної та термолюмінесцентної спектро­скопії. Спектри збудження і випромінювання мають пікі при 260, 620 і 680 нм, що відповідають переходам іонів Bi²⁺. Зразки демонстрували стійку люмінесценцію в ближній інфрачервоній області при збудженні 260 нм, причому в зразку CaSnO₃ : 5% Bi²⁺ спостерігалася найвища інтенсивність фосфо­рес­ценції та найдовший час загасання. Таку оптимальну ефективність було досягнуто завдяки найвищій кон­цент­рації уловлювачів, підтвердженій даними термолюмі­нес­центної спектроскопії. Стійке випромінювання матеріалів CaSnO₃:Bi²⁺ в ближній інфрачервоній області пояснюється підвищенням рівня пасток ¾ явищем, при якому збудження в них призводить до випромінювання без участі матеріалів, що підвищують рівень пасток. Такий механізм з’являється внаслідок зворотного переходу носіїв від глибоких пасток до мілких. Термо­люмі­не­с­центна спектроскопія підтвердила, що в зразку CaSnO₃ : 5% Bi²⁺ підвищився рівень пасток. Успішний синтез і характеризація люмінесцентних матеріалів CaSnO₃:Bi²⁺ із довготривалою стійкою люмінесценцією в ближній інфрачервоній області й механізмами перетворення рівня уловлювання відкриває нові можливості для їх застосування в різних галузях.