Спектроскопия конденсированного состояния
Оптические свойства кристаллов (ZrO$_{2}$)$_{1-x}$(Y$_{2}$O$_{3}$)$_{x}$ ($x$ = 0–0.037), полученных направленной кристаллизацией расплава
Т. В. Переваловab,
В. Н. Кручининa,
С. В. Рыхлицкийa,
В. А. Гриценкоba,
А. П. Елисеевc,
Е. Е. Ломоноваd a Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, г. Новосибирск
b Новосибирский государственный университет
c Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск
d Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, г. Москва
Аннотация:
Исследованы люминесцентные и оптические свойства материалов на основе оксида циркония (IV), полученных кристаллизацией расплава ZrO
$_{2}$ c 0, 2.0, 2.5, 2.8 и 3.7 mol.% Y
$_{2}$O
$_{3}$. С помощью спектроскопии комбинационного рассеяния установлено, что при содержании Y
$_{2}$O
$_{3}$ в смеси менее 2 mol.% материал представляет собой преимущественно моноклинную фазу ZrO
$_{2}$. Для таких кристаллов в спектрах фотолюминесценции обнаружена сине-зеленая полоса с максимумом при энергии 2.4 eV. Этот факт в совокупности с особенностями спектров дисперсии показателя преломления и поглощения указывает на наличие в образце высокой концентрации вакансий и поливакансий кислорода. При большем содержании Y
$_{2}$O
$_{3}$ в смеси в исследуемых материалах доминирует тетрагональная модификация ZrO
$_{2}$; интенсивность сине-зеленой люминесценции падает. Выполнен сравнительный анализ экспериментальных оптических спектров с рассчитанными из первых принципов для идеальных кристаллов ZrO
$_{2}$ в кубической, тетрагональной и моноклинной фазах.
Ключевые слова:
диоксид циркония, направленная кристаллизация, эллипсометрия, фотолюминесценция, рамановская спектроскопия, квантово-химическое моделирование.
Поступила в редакцию: 06.04.2020
Исправленный вариант: 20.08.2020
Принята в печать: 25.08.2020
DOI:
10.21883/OS.2020.12.50317.129-20