An investigation on the luminescence and structural properties of erbium doped cadmiumniobate phosphors

Abstract

Columbite-type niobates with MNb2O6 general formula having interesting optical,dielectric and microwave dielectric properties have been intensively studied recently.There are lack of study on the luminescent properties of columbite metal niobates.In the present study ,rare earth doped CdNb2O6 compounds with columbite structure ,were produced by molten salt method and synthesized by using starting materials of metal nitrates and niobium oxide and salt systems such as , Li2SO4-Na2SO4 by 1:1 molar ratios. The Morphological properties of the powders as determined from X-ray diffraction and Scanning Electron Microscopy. The mechanism of this behavior has been studied by measuring the spectral characteristics of the photoluminescence and photoluminescence excitation spectra on the crystalline.CdNb2O6 doped with 0.5, 1, 3, 6% Er+3 compounds indicated CdNb2O6 phase (JCPDS file No., 38-1428) .The samples exhibited a single phase and all of the peaks were found to be CdNb2O6 phase at high temperature of over 900°C. The SEM pictures and The EDS of the material are the rod-like particles that seem to be distributed homogeneously.Therefore, the particle size increased along with the sintering temperature. The luminescence properties of columbite compounds were investigated at low (200-800 nm) and high (900-1100 nm) wavelengths.However Er+3:CdNb2O6 compound increased the luminescence intensity.The emission intensity of CdNb2O6 with increasing rare earth dopant Er2O3 concentration due to transfer of excitation energy absorbed by rare earth dopants to the NbO6 groups.Photoluminescence analysis performed between (900-1100nm) showed that ,luminescence intensity of CdNb increased by increasing the dopant ratio but ,concentration quenching was observed for CdNb2O6 above 1%mol dopant concentration.

Fotolüminesans malzemelerin ticari olarak kullanımı gün geçtikçe artmakta olup, bu alanlardan en önemlilerinden bazıları; optik elektronik, telekomünükasyon, optik olarak aktif ticari malzemelerdir.Yakın bir geçmişe kadar bilinen tek fosforesans malzeme Cu+ ve Co2+ katkılı çinko sülfür (ZnS) bileşiğiydi. Bu bileşik iki floresans özeliğe sahip olmasına rağmen, iki önemli dezavantaja sahiptir:1) Parıldama ömrünün kısa olması sadece 1 saat kadar parlaklığını koruyabilecek özellk göstermekteydi.2) Neme hassasiyet: yüksek oranda nem çekme özelliğine sahip olması yaygın bir şekilde kullanımını ve büyük ölçüde kullanım alanlarını sınırlamaktaydı.Örneğin, nadir toprak element katkılı niyobatlar x-ışınları luminesans malzemelerinde host malzeme olarak yoğun bir kullanım alanına sahiptir. MNb2O6 (M= Co2+, Sr 2+, Ni 2+, Cd 2+) kolombit yapılı bileşiklerin, farklı tuz/tuz ve tuz/oksit karışım molar oranları ile ergimiş tuz sentezi ile üretilmiş Buna ilaveten farklı katkılarla Er2O3, üretilecek metal niyobatlar yine ergimiş tuz yöntemiyle sentezlenerek herbir katkının metal niyobatların fotolüminesans özelliklerine etkileri saptanacaktır. Çalışma kapsamında uygulanack yöntem ve karakterizasyon teknikleriyle ilgili detaylı bilgi verilmiştir.Nb2O5 ,CdO,oksitler ve inorganik tuz karışımları Li2SO4-Na2SO4 kullanılarak ergimiş tuz yöntemiyle niyobatlar üretilecektir. Üretilen niyobatlara farklı oranlarda Er2O3 oksitler katkılandırılacaktır. Laboratuarımızda bulunan Makine Teçhizat ve Olanaklar:1)Yüksek Sıcaklık Fırını .2) XRD ( X Işınları Difraktometresi ).3) SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu ).4) Luminesans Spektrofotometresi.5) FT-IR Spectrofotometresi.Metal niyobat bileşiklerinin sentezi, ergimiş tuz yöntemi ile gerçekleştirilecektir..Karakterizasyon işlemlerinden sonra, Erbiyum oksiti ile sentezlenen CdNb2O6 colombit malzemesi katkılandırılarak XRD analizleri ile fazların yapıları karakterize edilecektir. Morfolojiler ve mikro yapılar SEM analizleri ile belirlenecektir. Daha sonra Uyarılma ve emisyon spektrumları ise bir spektroflorometre cihazı ile ölçülerek belirlenecektir. Bütün ölçümler oda sıcaklığında gerçekleştirilecektir.