Синтез наноразмерных люминофоров Gd$_{2}$O$_{3}$:Nd$^{3+}$ полимерно-солевым методом и исследование их основных характеристик

Рассмотрены вопросы получения наноразмерных люминофоров Gd$_{2}$O$_{3}$:Nd$^{3+}$ с использованием жидкостного полимерно-солевого метода. В рамках указанного метода установлена двойная роль поливинилпирролидона (ПВП) как органического растворителя в процессе синтеза. С одной стороны, он стабилизирует процесс образования кристаллов Gd$_{2}$O$_{3}$, препятствуя их неконтролируемому росту и агломерации, а с другой, выполняет функцию топлива при разложении (горении), способствуя повышению температуры реакции и оказывая тем самым влияние на структурные и эмиссионные свойства люминофоров. Показано, что последовательное высушивание исходного однородного раствора, содержащего соли гадолиния и неодима, а также ПВП, при комнатной температуре в течение 24 h и термическая обработка при температуре 1000$^\circ$C в течение 2 h делают возможным получение высоколюминесцентных в ближней инфракрасной области спектра люминофоров Gd$_{2}$O$_{3}$:Nd$^{3+}$, кристаллы которых характеризуются преимущественно кубической структурой и средним размером около 40 nm. Экспериментально подтверждено, что разработанный метод подходит для модификации полых антирезонансных световодов из кварцевого стекла тонкопленочными покрытиями на основе синтезированного материала и не приводит к структурной и фазовой трансформации сформированных кристаллов Gd$_{2}$O$_{3}$. Обнаружено, что эмиссионные спектры наноразмерных люминофоров Gd$_{2}$O$_{3}$:Nd$^{3+}$, полученных полимерно-солевым методом при температурах 550 и 1000$^\circ$C, идентичны, а именно: 1) форма пиков люминесценции одинакова для двух указанных режимов термической обработки независимо от интенсивности, 2) основной пик люминесценции располагается вблизи длины волны 1064 nm и соответствует электронному переходу $^{4}F_{3/2}$–$^{4}I_{11/2}$, 3) дополнительные пики люминесценции располагаются вблизи длин волн 900 и 1340 nm и отвечают электронным переходам $^{4}F_{3/2}$–$^{4}I_{9/2}$ и $^{4}F_{3/2}$–$^{4}I_{13/2}$ соответственно.