Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

mechanical characteristics relative to other compositions. The maximum intensity of photoluminescence was observed in ErNbхTa 1 -хO 4 ceramics. For the first time, Er absorption lines were on the photoluminescence spectrum of the host luminescence. Keywords: erbium orthoniobate-tantalate, photoluminescence, mechanical properties, structural characteristics, sol-gel synthesis, ceramics Funding: the state task on the topic of research No. FMEZ-2022-0016. For citation: The effect of Nb:Ta ratio on the luminescent properties, structural and mechanical characteristics of erbium orthoniobates-tantalates ceramics / M. V. Smirnov [et а!.] // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 366-372. doi:10.37614/2949-1215.2024.15.1.061. Введение На сегодняшний день в связи с бурным развитием светодиодной промышленности, сцинтилляционной и лазерной техники, а также твердотельной квантовой электроники растёт спрос на люминесцентные материалы. При этом оксидные соединения на основе ортониобатов-танталатов щелочных и редкоземельных элементов, благодаря удачному сочетанию уникальных механических и люминесцентные характеристик, получают всё большее распространение как функциональные материалы различного назначения. Так, лазерный материал на основе кристалла YNbO 4 :Nd с непрерывным излучением при 1066 нм даёт эффективность преобразования 22,4 % [1]. В качестве датчика температуры можно использовать керамический люминофор YNbO 4 :Er 3 +/Yb3+, чувствительность к температуре которого составляет 83,8-10-4К -1 при соотношении 0,5 мол. % Er 3+ / 6 мол. % Yb3+ [2]. Керамические твёрдые растворы ErBO 4 (B — элемент V группы) имеют широкий потенциал применения в качестве лазерных материалов и оптических преобразователей за счёт внутренней конверсии энергии по метастабильным уровням энергии иона Er3+, приводящей, например, к механизмам up-люминесценции при возбуждении из ближнего ИК-диапазона [3]. Изменение соотношения между ниобием и танталом в керамике ErNbxTa 1 -xO 4 ведёт к координационному беспорядку в окружении иона Er3+и, как следствие, к анизотропии кристаллического поля, влияющего на систему уровней редкоземельного элемента. Есть основания полагать, что при определённом соотношении ниобия и тантала люминесцентные свойства смешанной керамики ErNbxTa 1 -xO 4 могут значительно превосходить люминесцентные свойства индивидуальных соединений. В этой связи для создания новых материалов особенно актуальными являются исследования, направленные на поиск х-составов соединений ANbxTa 1 -xO 4 (A — редкоземельный элемент), обладающих оптимальными люминесцентными и механическими характеристиками. Ранее было установлено, что малые концентрации Ta (x = 0,9) в GdNxTa 1 -xO 4 резко увеличивают собственную люминесценцию матрицы. Интенсивность люминесценции соединений GdNbxTa 1 -xO 4 , легированных малыми концентрациями Та, в 3,0-6,5 раза превышает интенсивность люминесценции чистых GdNbO 4 и GdTaO 4 [4]. Целью данной работы является исследование поведения люминесцентных, механических и структурных характеристик керамических твёрдых растворов ErNbxTa 1 -xO 4 , синтезированных по традиционной керамической технологии, в зависимости от изменения соотношения Nb:Ta. Результаты исследований Синтез порошков ErNbxTa 1 -xO 4 (x = 0, 0,1, 0,3, 0,5, 0,7, 0,9 и 1) проводили золь-гель методом. Для синтеза использовали высокочистые фторидные Nb- и Та-содержащие растворы или их смеси в объёмах, обеспечивающих заданный состав ниобато-танталатов. Растворы готовили путём растворения оксидов Nb 2 O 5 и Та 2 О 5 в HF. Из исходных растворов гидроксиды ниобия, тантала или их смеси осаждали 25 %-м NH 4 OH с последующей трёхкратной промывкой деионизированной водой для удаления ионов F- (Т:Кж = 1:3) и сушили при температуре 100 °С. Затем к осадку добавляли раствор Er(NO 3)3 с заданной концентрацией Er при соотношении Т^ж = 1:2. Азотнокислые растворы эрбия получали растворением Er 2 O 3 в HNO 3 . В образовавшуюся при перемешивании пульпу вводили 25 %-й раствор NH 4 OH до рН ~8-9. После фильтрации и трёхкратной промывки осадка от ионов аммония Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 366-372. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 366-372. © Смирнов М. В., О. Б. Щербина, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, С. М. Маслобоева, В. Б. Пикулев, 2024 367