Сравнительный анализ спектральных оптических свойств $C$–Gd$_2$O$_3$ : Eu$^{3+}$ монокристалла и нанокристаллического образца

Образцы монокристаллов получены выращиванием из разработанного расплава-растворителя Li$_6$Gd(BO$_3$)$_3$+Gd$_2$O$_3$+Eu$_2$O$_3$ на затравку кристаллика $C$–Gd$_2$O$_3$ при температуре 1145$^\circ$С. Наноструктурированый порошковый образец был получен золь-гель методом из водных растворов Gd(NO$_3$)$_3$ и Eu(NO$_3$)$_3$ с осадителем NaOH при дисперсном распылении этих прекурсоров. Полученные образцы $C$–Gd$_2$O$_3$ : Eu$^{3+}$ исследованы методом рентгеновской дифрактометрии для подтверждения образования кубической фазы $C$–Gd$_2$O$_3$, для определения размеров нанокристаллитов (59 nm) и их деформационных напряжений (0.06%). Сравнительный анализ спектров фотолюминесценции и диффузного отражения монокристаллического и нанокристаллического образцов показал, что при изменении энергии возбуждения фотолюминесценции (ФЛ) по ряду 250, 280 и 300 nm низкоэнергетические полосы ФЛ 620 и 710 nm уменьшаются по интенсивности относительно основной полосы ФЛ 611 nm для обоих видов образцов. Для низкоэнергетической линии возбуждения ФЛ 300 nm высокоэнергетические полосы ФЛ 595, 550, 480, 470 и 420 nm монокристалла увеличиваются по интенсивности относительно полосы 611 nm. Исследование спектров диффузного отражения показало, что переносы зарядов через энергетическую щель при формировании ФЛ непрямые и осуществляются с участием фононов энергией 0.29 eV для объемной части монокристалла при $Eg_0$ = 3.97 eV и для его нарушенного поверхностного слоя 0.26 eV при $Eg_0$ = 3.59 eV. Еще большая энергия фононов 0.49 eV наблюдается для нанокристаллического образца при $Eg_0$ = 2.00 eV, что связано с большой удельной площадью границ раздела кристаллитов для нанокристаллического образца.