ЖАРЫҚДИОДТАРДА ҚОЛДАНУ ҮШІН Y3 ALXGA5-XO12: CE ЛЮМИНОФОРЛАРЫНЫҢ ОПТИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІНЕ AL/GA ҚАТЫНАСЫНЫҢ ӘСЕРІ
https://doi.org/10.55452/1998-6688-2026-23-3-473-485
Аңдатпа
Радиациялық әдіспен алғаш рет синтезделген Y3 Alx Ga5-xO :Ce (YAGG:Ce) керамикалық люминофорларының зерттеу нәтижелері ұсынылған. Жарық диодты жарық көздерінде қолдануға перспективалы Ce3+ иондарымен легирленген Y3 Alx Ga5-xO12:Ce (YAGG:Ce) гранаттары негізіндегі люминофорлардың оптикалық сипаттамаларына Al/Ga қатынасының әсері зерттелді. Белсендіруші Ce3+ иондарыныың концентрациясы тұрақты болған жағдайда, алюминий мен галлий мөлшері әртүрлі үлгілердің қоздыру және фотолюминесценция спектрлері талданды. Құрамның өзгеруі қоздыру және сәуле шығару жолақтарының орны мен пішінінің қайта құрылуына, фотолюминесценция жолақтарының енінің өзгеруіне, сондай-ақ спектрдің ультракүлгін және көк аймақтарында қоздыру кезінде сәуле шығару қарқындылығының қайта бөлінуіне алып келетіні көрсетілді. Al/Ga қатынасы азайған кезде қоздыру жолағының 340-370 нм маңындағы ұзын толқынды аймаққа ығысатыны анықталды, бұл жақын ультракүлгін және күлгін диапазондағы жарықдиодтарды қолдану кезінде қоздыру тиімділігін арттырады. Алынған нәтижелер радиацияық әдісті тиімді YAGG:Ce люминофорларын синтездеу үшін қолдануға болатындығын растайды.
Тірек сөздер
Авторлар туралы
А. Т. ТулегеноваҚазақстан
Доцент, PhD
Алматы қ.
В. М. Лисицын
Ресей
Профессор, ф.-м.ғ.д.
Томск қ
Г. Ж. Ноғайбекова
Қазақстан
Аға оқытушы
Алматы қ.
Л. А. Лисицына
Ресей
Профессор, ф.-м.ғ.д.
Томск қ
Әдебиет тізімі
1. Ueda, J., and Tanabe, S. Review of luminescent properties of Ce³⁺–doped garnet phosphors: new insight into the effect of crystal and electronic structure. Optical Materials: X, 1, 100018 (2019). https://doi.org/10.1016/j.omx.2019.100018
2. Lin, Y., Bettinelli, M., Sharma, S.K., Redlich, B., Speghini, A., and Karlsson, M. Unraveling the impact of different thermal quenching routes on the luminescence efficiency of the Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ phosphor for white light emitting diodes. Journal of Materials Chemistry C, 8, 14015–14027 (2020). https://doi.org/10.1039/D0TC03821K
3. Du, B., Li, W., Zhang, L., Chen, P., and Lu, F. Recent advances in preparing transparent phosphor ceramics for high–index color rendering and high–power lighting. Molecules, 29 (6), 1325 (2024). https://doi.org/10.3390/molecules29061325
4. Liu, Y., Liu, S., Sun, P., et al. Transparent ceramics enabling high luminous flux and efficacy for the next–generation high–power LED light. ACS Applied Materials & Interfaces, 11 (24), 21697–21701 (2019). https://doi.org/10.1021/acsami.9b02703
5. Fang, M.–H., Bao, Z., Huang, W.–T., and Liu, R.–S. Evolutionary generation of phosphor materials and their progress in future applications for light–emitting diodes. Chemical Reviews, 122 (13), 11474–11513 (2022). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00952
6. Tulegenova, A.T., Nogaibekova, G.Zh., Saidazimov, I.A., Vilchinskaya, S.S., and Markhabayeva, A.A. Spectral Characteristics of Photoluminescence Synthesized in the Field of Radiation YAGG Phosphors with Different Al/Ga Ratio. Bulletin of the Karaganda University. Physics series, 4 (116), 114–122 (2024). https://doi.org/10.31489/2024PH4/114-122
7. Fu, S., Tan, J., Bai, X., Yang, S., You, L., and Du, Z. Effect of Al/Ga substitution on the structural and luminescence properties of Y₃(Al₁₋ₓGaₓ)₅O₁₂:Ce³⁺ phosphors. Optical Materials, 75, 573–579 (2018). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.11.021
8. Khan, N.Z., Lee, H., Jo, D.Y., et al. The developments of cyan emitting phosphors to fulfill the cyan emission gap of white-LEDs. Frontiers in Chemistry, 11, 1274410 (2023). https://doi.org/10.3389/fchem.2023.1274410
9. Xia, Z., and Meijerink, A. Ce³⁺-doped garnet phosphors: Composition modification, luminescence properties and applications. Chemical Society Reviews, 46 (1), 275–299 (2017). https://doi.org/10.1039/C6CS00551A
10. Lisitsyn, V., Tulegenova, A., Golkovski, M., Polisadova, E., Lisitsyna, L., Mussakhanov, D., and Alipysova, G. Radiation synthesis of high-temperature wide-bandgap ceramics. Micromachines, 14 (12), 2193 (2023). https://doi.org/10.3390/mi14122193
11. Sifat, R., and Grosvenor, A.P. Examination of the site preference in garnet type (X₃A₂B₃O₁₂; X = Y, A/B = Al, Ga, Fe) materials. Solid State Sciences, 83, 116–124 (2018). https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2018.06.013
12. Jiang, L., Zhang, X., Zhu, S., et al. Preparation and luminescence properties of Y₃₋ᵧAl₅₋ₓGaₓO₁₂:Ce³⁺ᵧ phosphors. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29 (11), 9350–9358 (2018). https://doi.org/10.1007/s10854-018-8930-6
13. Bartosiewicz, K., Babin, V., Kamada, K., Yoshikawa, A., Kurosawa, S., Beitlerova, A., Kucerkova, R., Nikl, M., and Zorenko, Y. Ga for Al substitution effects on the garnet phase stability and luminescence properties of Gd₃GaₓAl₅₋ₓO₁₂:Ce single crystals. Journal of Luminescence, 216, 116724 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116724
14. Zhu, S., Zhang, X., Li, W., Liu, M., Cheng, L., Mi, X., and Lu, L. Phase transformation and luminescence properties of Y₂.₉₄Al₅₋ₓGaₓO₁₂:0.06Ce³⁺ phosphors. Ceramics International, 45 (5), 6060–6066 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.11.196
15. Kim, J.S., Kim, Y.H., Kim, H.L., et al. Tailoring trap depth and emission wavelength in Y₃Al₅₋ ₓGaₓO₁₂:Ce³⁺,V³⁺ persistent luminescent phosphors-in-glass films. ACS Applied Materials & Interfaces, 10 (31), 25975–25984 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami.8b10713
16. Bolek, P., Zeler, J., Brites, C.D.S., Trojan-Piegza, J., Carlos, L.D., and Zych, E. Ga-modified YAG:Pr³⁺ dual-mode tunable luminescence thermometers. Chemical Engineering Journal, 421, 129764 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129764
17. Chan, J., Cao, L., Li, W., Ma, N., Xu, Z., and Huang, X. Highly efficient broad-band green-emitting cerium(III)-activated garnet phosphor allows the fabrication of blue-chip-based warm-white LED device with a superior color rendering index. Inorganic Chemistry, 61 (18), 6953–6963 (2022). https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c00326
18. Barta, J., Pestovich, K.S., Valdez, J.A., Wiggins, B.W., Richards, C., Smith, E., Clayton, J.H., Smalley, D., and McClellan, K.J. Compositional screening of Ce-doped (Gd,Lu,Y)₃(Al,Ga)₅O₁₂ ceramics prepared by quenching from melt and their luminescence properties. Journal of Alloys and Compounds, 896, 161687 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161687
19. He, C., Ji, H., Huang, Z., Wang, T., Zhang, X., Liu, Y., Fang, M., Wu, X., Zhang, J., and Min, X. RedShifted Emission in Y3 MgSiAl3 O12:Ce3+ Garnet Phosphor for Blue Light-Pumped White Light-Emitting Diodes. Journal of Physical Chemistry C, 122 (27), 15659–15665 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b03940
20. Qu, M.-Y., Li, T.-Q., and Liu, Q.-L. Photoluminescence Properties of Cyan-Emitting Lu₃GaₓAl₅₋ ₓO₁₂:Ce³⁺ Garnet Phosphors Synthesized in Nonreducing Atmosphere and at Different Temperature for High Quality w-LEDs. Materials, 15 (19), 6817 (2022). https://doi.org/10.3390/ma15196817
21. Ha, H., Yang, S., and Park, S. Photoluminescence Spectra Correlations with Structural Distortion in Eu³⁺- and Ce³⁺-Doped Y₃Al₅₋₂ₓ(Mg,Ge)ₓO₁₂ (x = 0, 1, 2) Garnet Phosphors. Materials, 17 (10), 2445 (2024). https://doi.org/10.3390/ma17102445
22. Solovjovas, A., Sidletskiy, O., Gerasymov, I., Nargelas, S., Soltanaitė, G., Podlipskas, Ž., Auffray, E., and Tamulaitis, G. Influence of gallium content on luminescence properties of Ce-doped yttrium aluminum gallium garnet scintillator. Optical Materials, 163, 117480 (2025). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2025.117480
23. Babin, V., Buryi, M., Chlan, V., Fomichov, Y., Kamada, K., Laguta, V.V., Nikl, M., Pejchal, J., Štěpánková, H., Yoshikawa, A., Zagorodniy, Yu., and Zazubovich, S. Influence of gallium content on Ga³⁺position and photo- and thermally stimulated luminescence in Ce³⁺-doped multicomponent (Y,Lu)₃GaₓAl₅₋ₓO₁₂ garnets. Journal of Luminescence, 200, 141–150 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.04.013
24. Zorenko, Yu., Zorenko, T., Malinowski, P., Sidletskiy, O., and Neicheva, S. Luminescent properties of Y₃Al₅₋ₓGaₓO₁₂:Ce crystals. Journal of Luminescence, 156, 102–107 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2014.07.011
25. Ma, N., Zhang, Z., Li, W., and Huang, X. Efficient blue-light-excited cyan-emitting CaLu₂HfScAl₃O₁₂:Ce³⁺ phosphors for full-visible-spectrum warm-white LEDs. Journal of Luminescence, 263, 120060 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.120060
26. Dorenbos, P. 5d-level energies of Ce³⁺ and the crystalline environment. IV. Aluminates and “simple” oxides. Journal of Luminescence, 99, 283–299 (2002). https://doi.org/10.1016/S0022-2313(02)00347-2
27. Zou, J., Yang, B., Qian, X., et al. Effect of Al/Ga substitution on photoluminescence and chromatic properties of Y₃Al₅₋ₓGaₓO₁₂:Ce³⁺ phosphor. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 27, 8074– 8079 (2016). https://doi.org/10.1007/s10854-016-4806-9
28. He, X., Wang, X., Yu, H., Lei, B., Fu, Z., and Zhang, S. Effects of local structure of Ce3+ ions on luminescent properties of YAG:Ce phosphors. Scientific Reports, 6, 22238 (2016). https://doi.org/10.1038/srep22238
29. Khanin, V., Venevtsev, I., Chernenko, K., Pankratov, V., Klementiev, K., van Swieten, T., van Bunningen, A.J., Vrubel, I., Shendrik, R., Ronda, C., Rodnyi, P., and Meijerink, A. Exciton interaction with Ce3+ and Ce4+ ions in (LuGd)3 (Ga,Al)5 O12 ceramics. Journal of Luminescence, 237, 118150 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118150
30. Li, Z., Zhang, Y., Huang, Y., Wang, L., and Zheng, H. Ce3+ Yellow Phosphors Prepared by Different Methods. Materials, 8 (7), 4436–4447 (2015).
Рецензия
Дәйектеу үшін:
Тулегенова А.Т., Лисицын В.М., Ноғайбекова Г.Ж., Лисицына Л.А. ЖАРЫҚДИОДТАРДА ҚОЛДАНУ ҮШІН Y3 ALXGA5-XO12: CE ЛЮМИНОФОРЛАРЫНЫҢ ОПТИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІНЕ AL/GA ҚАТЫНАСЫНЫҢ ӘСЕРІ. Қазақстан-Британ техникалық университетінің хабаршысы. 2026;23(3):473-485. https://doi.org/10.55452/1998-6688-2026-23-3-473-485
For citation:
Tulegenova A.T., Lisitsyn V.M., Nogaibekova G.Zh., Lisitsyna L.A. INFLUENCE OF THE AL/GA RATIO ON THE OPTICAL PROPERTIES OF Y3ALXGA5-XO12:CE PHOSPHORS FOR LED APPLICATIONS. Herald of the Kazakh-British Technical University. 2026;23(3):473-485. (In Russ.) https://doi.org/10.55452/1998-6688-2026-23-3-473-485
JATS XML






