Neodiyum (Nd+3) katkılı yitriyumsilikat (Nd3+:YSO) nanofosfor sentezi, optiksel ve yapısal özellikleri
Optical and structural properties of nano phosphor synthesis of yttriumsilicate (Nd3+:YSO) doped with neodymium (Nd3+)
Yazar: MURAT ERDEM
Danışman: PROF. DR. GÖNÜL ÖZEN ; YRD. DOÇ. DR. CUMALİ TAV
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nanokristaller = Nanocrystals ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Nanoboyutlu fosfor malzemelerin lümünesans özellikleri boyut sınırlandırılmasından dolayı farklılıklar sergileyebilir. Fotonik araştırmalarında, nadir toprak iyonlarının kuantum verimliliklerini ve emisyon tesir kesitlerini geliştirmek ve ışımasız enerji kayıplarını minimize etmek için düşük enerjili fononlara sahip konak (host) malzemelerin seçimi önemlidir. Bu malzemelerden biri olan yitriyumsilikat bileşikleri fotonik uygulamalarında ilgi çekici optiksel özellikler sergilemiştir.Bu çalışmada her birinin boyutları ortalama 14 ± 0,2nm ? 30 ± 0,5nm arasında değişen neodiyum katkılı yitriyumsilikat nano fosforlar (Nd+3:Y2SiO5, Nd+3:Y2Si2O7) sol jel yöntemi kullanılarak üretilmiş ve bunların hem yapısal hemde lümünesans özellikleri incelenmiştir. Nd+3:Y2SiO5, Nd+3:Y2Si2O7 nanofosforların lümünesans ölçüm sonuçlarında, görülen spektral profil kristal fazların değişmesiyle değişmiştir. Bu davranış kristal numunelerde Nd+3 iyonlarını çevreleyen ligand iyonlarının yerel simetrisinin farklılık göstermesiyle açıklanabilir.Nd+3:Y2Si2O7 nanofosforlarında boyut büyüklüğünün artmasıyla, 1,06mm dalga boyundaki indüklemeli emisyon tesir kesitinin değeri azalmıştır. Nd+3:Y2SiO5 nanofosforlarda ise, boyut büyüklüğü sabit kaldığından dolayı tesir kesitininde değişmediği görülmüştür. Bu davranışlar, nanofosforlarda fonon enerjileri durum yoğunluğu ve kristal alan ortalama şiddetinin tanecik boyutuna göre değişiklik göstermesiyle açıklanabilir.

Abstract:
The luminescence properties of nanophosphor materials exhibit differences due to the size restrictions. It is important to choose host materials with low-energy phonons to improve the quantum efficiency and emission cross section and to reduce energy loss of rare earth ions. Among the host materials, yttriumsilicates exhibit interesting optical properties in photonic researches.In this study, yttriumsilicate nanophosphors doped with neodymium (Nd3+:Y2SiO5 and Nd3+:Y2Si2O7) with sizes changing from 14 ± 0.2 nm to 30 ± 0.5 nm were prepared using sol gel method and their structural and luminescence properties were also investigated. The luminescence results of Nd3+:Y2SiO5 and Nd3+:Y2Si2O7 indicated that the spectral profile varied with cyristal phases. This behaviour can be explained by the local symmetry of ligand ions surrounding the Nd3+ ions.Particle size increases in nanosize Nd3+:Y2Si2O7 phosphors decreased the stimulated emission cross section at 1.06 ? m wavelength. However, the emission cross section of Nd3+: Y2Si2O5 nanophosphors did not change since particle size of nanophosphors remained constant. These behaviours can be explained by the variations of phonon density of states and average crystal field intensity with particle size.