Synthèse et caractérisation des verres phosphates dopés Sm+3 et codopés sm+3/AgNPs

Abstract

Résumé : Des verres de phosphate avec des compositions chimiques de (42.5 + x/2) P2O5- (42.5 + x/2) Na2O-15ZnO-xSm2O3 et (42 + x/2) P2O5- (42 + x/2) Na2O-15ZnO-1Sm2O3 -x Ag2O ont été synthétisés par une méthode de trempe à l'état fondu. Nous avons étudié l'influence du dopage Sm3+ et Sm3+ /Ag NPs sur les propriétés optiques des verres de phosphates. La diffraction des rayons X indique que les échantillons ont une structure amorphe. Les mesures de DSC montrent une bonne stabilité thermique des verres de phosphate. Les investigations structurelles sont effectuées par les deux techniques spectroscopiques vibrationnelles, FTIR et Raman. En utilisant le spectre d'absorption, l'analyse de Judd-Ofelt a été appliquée aux bandes d'absorption de Sm3+ (4f5) afin de déterminer les trois paramètres phénoménologiques de Judd-Ofelt (JO).Selon les valeurs obtenues pour Ω2, Ω4 et Ω6, ont été identifiées certaines propriétés radioactives. Les spectres de photoluminescence (PL) montrent trois transitions de Sm3+: 4G5/2 → 6H5/2 (600 nm), 4G5/2 → 6H7/2 (564 nm) et 4G5/2 → 6H9/2 (645 nm)). La durée de vie radiative (τr) et les sections efficaces d’émission stimulée calculée en utilisant la méthode J-O et la durée de vie mesurée (τmea) déterminée expérimentalement pour le niveau 4G5/2 ont été discutés et comparées à celles d’autres travaux. Avec les faibles facteurs de qualité spectroscopique Ω4/Ω6 (0,62), nous nous attendons à une émission laser infrarouge relativement importante. Nous avons étudié l’effet de la concentration en argent sur les propriétés spectroscopiques des verres synthétisés, et nous montrons une augmentation de l’émission des ions Sm3+ avec l’incorporation d’argent. L’effet de la concentration d’Ag a montré que la RPS des NPs d’Ag ainsi que le transfert d’énergie des NPs d’Ag vers les ions Sm3+ sont à l’origine de l’importante amélioration de l’intensité de la luminescence. Ces verres peuvent être utiles en tant que des dispositifs émettant de la lumière orange dans les domaines de la photonique et des dispositifs électroniques optiques. Abstract: Phosphate glasses with chemical compositions of (42.5+ x/2) P2O5- (42.5+x/2) Na2O-15ZnO-xSm2O3 and (42+ x/2) P2O5- (42+ x/2) Na2O-15ZnO-1Sm2O3-xAg2O were synthetized by melt quenching method. We investigated the influence of Sm3+ and Sm3+/Ag NPs doping on the optical properties of phosphate glasses. X-Ray Diffraction indicates that the samples have an amorphous structure. DSC measurements show a good thermal stability of phosphate glasses. The structural investigations are carried out by the two vibrational spectroscopic techniques, FTIR and Raman. Using the absorption spectra, Judd-Ofelt analysis was applied to absorption bands of Sm3+ (4f5) to carry out the three phenomenological parameters of Judd-Ofelt (JO).According to the obtained values of Ω2, Ω4 and Ω6, some radiative properties were theoretically determined. Photoluminescence (PL) spectra show three transitions of Sm3+: 4G5/2 → 6H5/2(600 nm), 4G5/2 → 6H7/2 (564 nm) and 4G5/2 → 6H9/2 (645 nm). The radiative lifetime (τr) and the stimulated emission cross sections calculated using JO method and the measured lifetime (τmea) determined experimentally for 4G5/2 level, were discussed and compared with those of other works. With the weak spectroscopic quality factors Ω4/ Ω6 (0.62), we expect a relatively prominent infrared laser emission. We studied the effect of silver concentration on the spectroscopic properties of synthesized glasses, and we show an increase in the emission of Sm3+ ions with the incorporation of silver. The effect of Ag concentration showed that the RPS of the Ag NPs as well as the energy transfer from the Ag NPs to the Sm3+ ions are responsible for the significant improvement in the luminescence intensity. These glasses may be useful as orange light emitting devices in the fields of photonics and optical electronic device. ملخص: زجاج الفوسفات ذو التركيب الكيميائي (42.5+ x/2) P2O5- (42.5+x/2) Na2O-15ZnO-x Sm2O3 : و (42+ x/2) P2O5- (42+ x/2) Na2O-15ZnO-1Sm2O3-xAg2Oتم تصنيعه بواسطة طريقة التبريد في الحالة المنصهرة. درسنا تأثير التطعيم ب Sm3+ و Sm3+ / Ag NPs على الخواص البصرية لزجاج الفوسفات. يشير حيود الأشعة السينية إلى أن العينات لها بنية غير متبلورة. تظهر قياسات DSC ثباتًا حراريًا جيدًا لزجاج الفوسفات. تم إجراء التحقيقات البنيوية بواسطة اثنين من التقنيات الطيفية الاهتزازية : FTIR ورامان. باستخدام طيف الامتصاص ، تم تطبيق تحليل جود-اوفلت على نطاقات الامتصاص Sm3+ (54f) لتحديد المعاملات الظواهرية الثلاثة. وفقًا للقيم التي تم الحصول عليها Ω4 , Ω2 و Ω6 تم تحديد بعض الخصائص المشعة. تُظهر أطياف التلألؤ الضوئي (PL) ثلاثة تحولات للسامريوم:4G5/2 → 6H5/2 (600nm) , 4G7/2 → 6H5/2 (564nm) و4G7/2 → 6H9/2 (645nm). تم حساب العمر الإشعاعي (τr) والمقاطع العرضية للانبعاثات المحفزة باستخدام طريقة جود-أوفلت وطول العمر المقاس (τmea) تجريبياً لمستوى G5/24 ومقارنتها بالأعمال الأخرى . نظرًا لضعف قيمة عامل الجودة الطيفية (0.62) Ω4/Ω6 ، نتوقع انبعاثً ليزر للأشعة تحت الحمراء كبير نسبيا. درسنا تأثير تركيز الفضة على الخواص الطيفية للزجاج المدروس وتظهر زيادة في انبعاث أيونات السامريوم مع اضافة الفضة. تأثير تركيز الفضة يظهر RPS لـ Ag NPs وكذلك نقل الطاقة من Ag NPs إلى أيونات السامريوم المسؤولة عن التحسن الكبير في التلألؤ. قد يكون هذا الزجاج المدروس مفيد للأجهزة التي ينبعث منها الضوء البرتقالي في مجالات الضوئيات والأجهزة الإلكترونية البصرية.