Nadir toprak elementi katkılı lityum itriyum borat fosforlarının sentezi ve lüminesans özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and luminescence characterization of rare earth ion doped lithium yttrium borate phosphors
Yazar: MD NASIR UDDIN
Danışman: DOÇ. DR. ARZU EGE
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fotolüminesans = Photoluminescence ; Nadir toprak elementleri = Rare earth elements ; Termolüminesans = Thermoluminescence

Özet:
Nadir toprak iyonu katkılı lityum itriyum borat fosforları geleneksel katıhal sentez yöntemiyle 560 C de 5 saat, 660 C 5 saat ve 750 C de 2 saat bekletilerek sentezlenmiştir. %1 mol disprosyum, neodim ve terbiyum katkılı olarak sentezlenmiş fosforların termolüminesans (TL) ışıma eğrileri Harshaw 3500 TLD okuyucu kullanılarak kaydedilmiştir. Fosforların TL özellikleri X ışını, UV ve beta ışınlamasının ardından araştırılmıştır. Disprosyum katkılı lityum itriyum borat fosforun ışıma eğrisinde beta ışınlamasının ardından 190 ve 260 C de, X ışınından sonra 105 ve 190C de, 254 nm UV ışınlamasının ardından 105 ve 220 C pikler görülmüştür. Neodim katkılı lityum itriyum borat fosforun ise beta ışınlamasının ardından 130 ve 200 C de, X ışınından sonra 165 ve 235C de, 254 nm UV ışınlamasının ardından 100, 270 ve 360 C pikler göstermiştir.  Bunun yanı sıra, terbiyum katkılı lityum itriyum borat fosforun TL ışıma eğrilerinde ise beta ışınlamasının ardından 145 ve 220C de, X ışınlamasının ardından 150 ve 230C, UV ışınlamasının ardından 110 ve 275 C de ışıma pikleri görülmüştür. Tb, Nd ve Dy nadir toprak iyonları katkılı Li6Y(BO3)3 fosforlara karşılık gelen belirgin elektronik geçişler PL spektrumunda izlenmiştir. Li6Y(BO3)3: Dy fosforu 4F9/26Hj (j=15/2, 13/2, 11/2 ve 9/2) de baskın geçişler ile fotolüminesans emisyonları göstermiştir. Terbiyum katkılı Li6Y(BO3)3 fosforun fotolüminesans emisyon spektrumunda Tb3+ iyonun tipik 4f4f geçişlerine karşılık gelen yoğun ve baskın 5D47Fj (j=6, 4 ve 3) emisyon durumlarına ait emisyonlar gözlemlenmiştir. Li6Y(BO3)3:Nd fosforunun emisyon spektrumu Nd3+ iyonun 4f6 konfigürasyonun 5D0 seviyesinden 7Fj  (j=0, l, 2, 3 ve 4) seviyelerine geçişlerine karşılık gelen başlıca kırmızı spektral bölgede bulunan profillleri içermektedir. Yeni sentezlenen lityum itriyum borat fosforları keskin emisyon spektrumlarına sahip olmaları nedeniyle nadir toprak iyonu katkısı için uygun ev sahibi olarak ele alınabilir.

Abstract:
Rare earth ions doped lithium yttrium borate phosphors were synthesized by conventional solid-state synthesis method at 560 C for 5 h, at 660 C for 5 h 750 C for 2h. Thermoluminescence (TL) glow curves of the synthesized phosphors doped with 1 mole % dysprosium (Dy), terbium (Tb) and neodymium (Nd) ions was carried out using Harshaw 3500 TLD reader. TL properties of the phosphors were examined after exposure X ray, UV, beta irradiation. The dysprosium doped lithium yttrium borate phosphor display glow curves having peaks at around 190 and 260 C after beta irradiation, 105 and 190C after X -ray irradiation and 105 and 220 C after 254 nm UV irradiation. The neodymium doped lithium yttrium borate phosphor shows glow curves having peaks at around 130 and 200 C after beta irradiation, 165 and 235C after X -ray irradiation and 100, 270 and 360 C after 254 nm UV irradiation. Moreover, TL glow curves terbium doped lithium yttrium borate phosphor exhibits TL glow peaks at about 145 and 220C after beta irradiation, 150 and 230C after X -ray irradiation and 110 and 275 C after 254 nm UV irradiation. The prominent electronic transitions corresponding to Li6Y(BO3)3 phosphors doped Tb, Nd and Dy rare earth ions were monitored in the PL spectrum. Li6Y(BO3)3:Dy phosphor displayed photoluminescence emissions with dominating transitions at 4F9/26Hj (j=15/2, 13/2, 11/2 and 9/2). The photoluminescence emission spectrum of terbium doped Li6Y(BO3)3: phosphors showed that the series of intense and prevailing emission-state belonging to 5D47Fj (j=6, 4 and 3), corresponding to the typical 4f4f transitions of Tb3+. The emission spectrum of Li6Y(BO3)3:Nd phosphor  involves of profiles mainly located in the red spectral area corresponding to transition from the excited the 5D0 state  to 7Fj (j=0, l, 2, 3 and 4) levels of 4f6 configuration of Nd3+. The synthesized new lithium yttrium borate phosphors could be taken over an appropriate host for rare-earth ion doped because of having sharp emission characteristics.