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

ячейке с пространственной группой симметрии I2 ортониобата и ортотанталата эрбия. Полнопрофильный анализ структуры образцов керамики ErNbxTa 1 -xO 4 (х = 1, 0,9, 0,7, 0,5 и 0,3) показал, что увеличение Ta в структуре приводит к увеличению периода a и уменьшению периодов b и с, а угол моноклинности в увеличивается в сторону больших значений, как следствие, элементарная ячейка подвергается большему искажению в составах керамики ErNbxTa 1 -xO 4 с высоким содержанием Ta. Керамические образцы ErNbxTa 1 -xO 4 состоят из зёрен сходной морфологии, с выраженными границами. Наибольший разброс по размеру кристаллитов (от ~ 0,7 до ~ 10 мкм) наблюдается в образце ErNbO 4 (табл.). Вероятно, большой размер зёрен керамики ErNbO 4 может быть обусловлен температурой спекания керамики, приближающейся к точке плавления. Присутствие Ta в составе ErNb x Ta 1 - x O 4 приводит к уменьшению дисперсии размера зёрен керамики, и в среднем размер частиц варьируется примерно от 0,2 до 2,2 мкм при x, равном 0,9, 0,7, 0,5 и 0,3 (табл.). Следует также отметить, что керамические образцы ErNb 0 . 9 Ta 0 . 1 O 4 и ErTaO 4 , содержащие кубические фазы с пространственной группой симметрии Fm-3m Er 3 NbO 7 и Er 3 TaO 7 , наиболее неоднородны и содержат отдельные зёрна размером более 3,0 мкм. 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. Механические характеристики и размер частиц керамических образцов ErNbxTa 1 -O 4 Образец Дисперсия размера частиц, мкм Микротвёрдость, ГПа Модуль Юнга, ГПа Трещиностойкость, МПа м 0 5 ErNbO 4 0,7-10 6 , 1 1 ± 0 , 8 6 297,6 ± 10,8 1,44 ± 0,2 ErNb0,9Ta0,1O4 0,19-2,2 2,86 ± 0,31 84,8 ± 1,8 0,7 ± 0,1 ErNb0,7Ta0,3O4 0,18-2,0 5,68 ± 1,0 162,4 ± 6,9 1 , 2 0 ± 0 , 1 ErNb0,5Ta0,5O4 0,19-2,0 3,82 ± 0,33 137,7 ± 4,3 1 , 1 0 ± 0 , 1 ErNb0,3Ta0,7O4 0,18-2,0 5,12 ± 1,1 223,1 ± 5,9 1,16 ± 0,15 ErNb0,1Ta0,9O4 0,17-3,0 3,4 ± 0,361 98,8 ± 2,7 0,94 ± 0,1 ErTaO4 0,18-4,0 4,2 ± 0,9 139,3 ± 6 , 8 1,06 ± 0 , 1 Механические характеристики керамики сильно зависят от фазового состава образцов. Наилучшими механическими характеристиками (микротвёрдость, модуль Юнга, трещиноустойчивость) обладают монофазные керамические образцы ErNbO 4 и ErNb 0 , 7 Ta 0 , 3 O 4 относительно других составов. Низкие механические характеристики образца ErNb 0 , 9 Ta 0 , 1 O 4 закономерно обусловлены присутствием в образце около 10 вес. % фазы кубического Er 3 NbO 7 . Довольно высокие значения твёрдости и модуля Юнга керамического образца ErNb 0 . 3 Ta 0 . 7 O 4 объяснимы появлением в его составе, наряду с фазой в-фергусонита, фазы М-фергусонита, обладающего повышенными механическими характеристиками. Первоначально рассмотрим особенности спектра фотолюминесценции ортониобата-танталата эрбия, а затем перейдём к анализу влияния соотношения Nb:Ta на эмиссионные свойства ErNbxTa 1 - O 4 . В левой части рисунка в качестве примера представлен нормированный спектр фотолюминесценции керамики ErTaO 4 , форма которого схожа для остальных керамических составов за исключением некоторых деталей, освещённых далее по тексту. Спектр фотолюминесценции состоит из широкой полосы люминесценции ( ~ 2 0 0 нм), обусловленной возбуждением излучательной рекомбинации собственных дефектных центров TaO( 4 + 2>-8 [ 1 0 ], на контуре которой впервые были зарегистрированы линии поглощения иона Er3+. Последние проявляются в спектре при 380 (переход 4I 15/2 ^ 4 Gn/ 2 ), 408 (переход 4I15/2 ^ 4 H 9 / 2 ), 444, 452, 458 (переходы 4I 15/2 ^ 4 F 3/2 и 4 F 5 / 2 ), 489, 495 (переходы 4I 15/2 ^ 4 F 7 / 2 ), 521, 525, 534, 545 и 556 нм (переходы 4I 15/2 ^ 2 H n /2 и 4 S 3/2 иона Er3+ [3, 11]) (см. левую часть рисунка). Полоса при ~650 нм соответствует электро-дипольному переходу 4 F 9/2 ^ 4I 15/2 иона Er3+ [3], и в зависимости от состава керамики количество полос излучения может меняться от одной до трёх. Таким образом, возбуждение люминесценции при 325 нм приводит первоначально к возбуждению эмиссии собственных центров свечения матрицы ErNbxTa 1 - O 4 и к последующему перепоглощению этой эмиссии ионом Er3+. © Смирнов М. В., О. Б. Щербина, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, С. М. Маслобоева, В. Б. Пикулев, 2024 369