Кристаллическая структура, люминесцентные свойства и термометрические характеристики германатов Ba$_2$Gd$_2$Ge$_4$O$_{13}$:Tb$^{3+}$, Tb$^{3+}$/Eu$^{3+}$

Впервые осуществлен синтез твердых растворов Ba$_2$Gd$_{2-x}$Tb$_x$Ge$_4$O$_{13}$ ($x$ = 0.05–0.2) и Ba$_2$Gd$_{1.85-y}$Tb$_{0.15}$Eu$_y$Ge$_4$O$_{13}$ ($y$ = 0.1–0.6), изучена кристаллическая структура образующихся фаз. По данным рентгенографических исследований установлено, что все образцы изоструктурны Ba$_2$Gd$_2$Ge$_4$O$_{13}$ и кристаллизуются в моноклинной сингонии, пр. гр. $C2/c$, $Z$ = 4. Спектры фотолюминесценции германатов Ba$_2$Gd$_{2-x}$Tb$_x$Ge$_4$O$_{13}$ состоят из ряда полос в области 365–650 nm, обусловленных переходами $^5D_{3,4}\to{}^7F_J$ в ионах Tb$^{3+}$. По результатам концентрационных исследований установлено, что германат Ba$_2$Gd$_{1.85}$Tb$_{0.15}$Ge$_4$O$_{13}$ обладает наибольшей интенсивностью эмиссии. Данное содержание Tb$^{3+}$ ($x$ = 0.15) было зафиксировано при синтезе фаз Ba$_2$Gd$_{1.85-y}$Tb$_{0.15}$Eu$_y$Ge$_4$O$_{13}$. Содопирование ионами Eu$^{3+}$ привело к появлению в спектрах дополнительных люминесцентных линий в области 570–720 nm, связанных с переходами $^5D_0\to{}^7F_J$ в ионах европия. При увеличении содержания Eu$^{3+}$ происходит постепенное изменение цветовых координат, что позволяет осуществлять тонкую настройку цвета свечения. Для германата Ba$_2$Gd$_{1.75}$Tb$_{0.15}$Eu$_{0.1}$Ge$_4$O$_{13}$ проведены высокотемпературные исследования ($T$ = 298–498 K), по результатам которых построены температурные зависимости интенсивности люминесценции полос при 530–560 nm (переход $^5D_4\to{}^7F_5$ в Tb$^{3+}$) и 603–640 nm (переход $^5D_0\to{}^7F_2$ в Eu$^{3+}$), а также их отношения $I_{603-640}$ nm/$I_{530-560}$ nm. Рассчитанные максимальные значения абсолютной и относительной чувствительностей составили 0.34% $\times$ K$^{-1}$ и 0.15% $\times$ K$^{-1}$.