Die Wirkung von Kobalt-/Kupferionen auf die strukturellen, thermischen, optischen und Emissionseigenschaften von Erbium-Zink-Bleiborat-Gläsern

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 12260 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Ein Wirtsglasnetzwerk aus 70B2O3–10Pb3O4–18ZnO–2Er2O3 (ErCoCu1) wurde vorgeschlagen und der Einfluss von 1 Mol-% Co- und/oder Cu-Ionen auf seine strukturellen, thermischen, optischen und grünen Emissionseigenschaften ausführlich untersucht. Die Röntgenbeugungsspektren bestätigten die amorphe Struktur der hergestellten Gläser. Das Verhalten der Dichte und der dichtebasierten Parameter zeigte, dass die Co- und/oder Cu-Ionen die Zwischengitterpositionen des vorgeschlagenen ErCoCu1-Netzwerks füllen, was zu dessen Kompaktheit führt. Sowohl ATR-FTIR- als auch Raman-Spektren bestätigten die Bildung der grundlegenden Struktureinheiten des Boratnetzwerks, der B-O-B-Verknüpfung, BO3 und BO4. Darüber hinaus wandelt das Eindringen von Co- oder/und Cu-Ionen in das ErCoCu1 die tetraedrischen BO4-Einheiten in dreieckiges BO3 um, was zu dessen Reichtum an nicht verbrückenden Sauerstoffatomen führt. Durch die Zugabe von Co oder/und Cu sinkt die Glasübergangstemperatur durch die Umwandlung der BO4- in BO3-Einheiten. Optische Absorptionsspektren für das Wirtsglas ErCoCu1 zeigten viele der ausgeprägten Absorptionsbanden des Er3+-Ions. Das Eindringen von Co-Ionen erzeugt zwei Breitbanden, die auf das Vorhandensein von Co2+-Ionen sowohl in der tetraedrischen als auch oktaedrischen Koordination und von Co3+-Ionen in der tetraedrischen Koordination hinweisen. In den Cu-dotierten Gläsern wurden die charakteristischen Absorptionsbanden von Cu2+ und Cu+ beobachtet. Bei einer Anregungswellenlänge von 380 nm wurde aus dem ErCoCu1-Glas eine grüne Emission erzeugt. Darüber hinaus wurde kein signifikanter Einfluss von Co und/oder Cu auf die Emissionsspektren festgestellt. Die betrachteten Gläser verfügten über geeignete Eigenschaften, die sie für Anwendungen in der Optoelektronik und nichtlinearen Optik qualifizierten.

Die verschiedenen Oxidationsstufen der Übergangsmetallionen (TMIs) bereichern die Glasnetzwerke mit vielen optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften1,2,3. Optisch verleihen die TMIs den Glasnetzwerken verschiedene Spiegelfarben, wodurch sie eine hohe optische Absorptionsfähigkeit in den verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums wie UV-, sichtbaren und IR-Bereichen aufweisen4,5,6. Aus Sicht der Photolumineszenz erzeugen TMIs breite Emissionsbanden mit einstellbarer Wellenlänge und geeigneter Quantenausbeute7,8. Elektrisch und magnetisch führen die mehreren Oxidationsstufen der TMIs zu erheblichen Modifikationen in den Struktureinheiten des Glasnetzwerks, indem sie den Ladungsfreiheitsgrad und den Spin beeinflussen, was sich wiederum direkt auf den Leitungsprozess und die elektrische und magnetische Natur des Glasnetzwerks auswirkt9,10 . Daher haben glashaltige TMIs bedeutende Anwendungen in der Photonik, der Elektronik, der Optoelektronik und in magnetischen Bereichen wie Leuchtdioden, optischen Filtern, Festkörperlasern, Speicherschaltelektronik, superionischen Batterien, Katalyse, intelligenten elektronischen Geräten und magnetischen Informationen Lagerung11,12,13. Kobalt- (Co2+/Co3+) und Kupferionen (Cu+/Cu2+) gehören zu den charakteristischsten Übergangsmetallionen bei der Verbesserung der Eigenschaften verschiedener Glasnetzwerke. Die Bildung der gemischten Valenzzustände von Kobaltionen (Co2+/Co3+) in oktaedrischen (oh) und tetraedrischen (Td) geometrischen Formen innerhalb des Glasnetzwerks macht es zu einem bevorzugten Material in solarselektiven Absorbern, Brennstoffzellen, sichtbaren und NIR-lasernden Materialien , Superkondensatoren, Gassensoren und Lithium-Ionen-Batterien. Kobalt verleiht dem Glas eine blaue oder rosa Farbe, abhängig von der geometrischen Formkoordination des Co2+-Ions (tetraedrisch oder oktaedrisch) 14,15,16. Die Zugabe von Cu-Ionen zu Glasnetzwerken erzeugt während des Herstellungsprozesses unter normalen Bedingungen zwei Valenzzustände, Cu+ und Cu2+. Cu-Ionen verleihen dem Glasnetzwerk normalerweise eine blaue oder grüne Farbe. Im Allgemeinen kann die Bildung des zweiwertigen Kupferions Cu2+ anhand der gebildeten Farbe im Glas bestimmt werden. Darüber hinaus bildet das Cu2+-Ion eine breite Absorptionsbande im sichtbaren nahen Infrarotbereich, die normalerweise aufgrund der oktaedrischen Koordination von Cu2+ entsteht, während das Kupferion (einwertiges Kupfer) Cu+ eine ausgeprägte Absorptionsbande im UV-Bereich aufweist. Diese Absorptionsbanden werden normalerweise verwendet, um das Vorhandensein von Cu+ und Cu2+ innerhalb des Glasnetzwerks nachzuweisen1,3,4,7. Seltenerdionen RE3+ besitzen einzigartige Eigenschaften, von denen die wichtigste die Eigenschaft der Photolumineszenz ist, die sie in vielen Photonik- und Optoelektronikanwendungen dominant gemacht hat17,18. Er3+-Ionen gehören zu den Seltenerdionen, die sich durch ihren Energiereichtum auszeichnen, was sie zu einem einzigartigen Lichtemitter für verschiedene Spektralbereiche wie blaues, grünes, rotes und weißes Licht macht17,18. Boratglas ist aufgrund seiner hohen Transparenz und hohen thermischen Stabilität sowie seines niedrigen Schmelzpunkts, der den Herstellungsprozess vereinfacht, eines der am häufigsten verwendeten Glasnetzwerke. Aufgrund seiner hohen Phononenenergie, die sich negativ auf die Quantenausbeute der Photolumineszenz auswirkt, ist Boratglas jedoch mit Schwermetalloxiden wie PbO und Bi2O319,20 verstärkt. Andererseits verbessert die Zugabe von PbO die mechanischen, thermischen und optischen Eigenschaften des Boratglasnetzwerks19,20. Im Allgemeinen ist das Boratglasnetzwerk, insbesondere solche, die mit Schwermetallionen verstärkt sind, ein einzigartiger Wirt für alle Glaszusätze wie Alkaliionen (Li+, Na+ usw.), Erdalkaliionen (Sr2+, Ba2+ usw.) und Übergangsmetallionen (Zn2+, Co2+/Co3+, Cu+/Cu2+ usw.), Post-Übergangsmetallionen (Al3+, Bi3+ usw.) und Seltenerdionen (Er3+, Yb3+ usw.)21,22. Angesichts der oben genannten einzigartigen Merkmale und der Vielzahl von Eigenschaften, die sie den Glasnetzwerken je nach Konzentration, Art des Glasnetzwerks und Herstellungsmethode verleihen, wird in den Studien weiterhin die wirksame Rolle von Übergangsmetallionen bei der Verbesserung der Glaseigenschaften untersucht seine technologische Leistung in verschiedenen Bereichen zu verbessern. Im Jahr 2023 haben OI Sallam et al. untersuchten den Einfluss von vier Übergangsmetallionen (CuO, CoO, Fe2O3 und NiO) auf die Photolumineszenz (PL) und die dielektrischen Eigenschaften von 20NaF–60P2O5–20Na2O. Die Autoren fanden heraus, dass die Zugabe von CuO und Fe2O3 die dielektrischen Parameter ihres betrachteten Glases verbessert, während CoO und NiO die Wechselstromleitfähigkeit verringern. Ihr Grundglas erzeugt Emissionsbanden bei 480 und 530 nm, indem sie durch eine Anregungswellenlänge von 457 nm gepumpt werden. Die Position und Intensität der Emissionsbanden hingen stark von der Art des Übergangsmetall-Dotierstoffs ab1. Kun Lei et al. stellte 2023 das Grundglas Na2O–B2O3–SiO2 durch Ionenaustausch her und untersuchte den Einfluss von Cu+-Ionen auf seine Struktur- und Lumineszenzeigenschaften. Bei einer Anregungswellenlänge von 290 nm wurde ein blaugrünes Breitband mit einer Mitte bei 468 nm erzeugt, dessen Intensität mit zunehmender Ionenaustauschzeit variierte7.

Daher und basierend auf dem Vorstehenden war das Wirtsglas 70B2O3–10Pb3O4–18ZnO–2Er2O3 mit 1 Mol-% Co- und/oder Cu-Ionen eingelegt (als Zusatz, nicht durch Ersatz). Die strukturellen Veränderungen infolge der Variation von Co- und/oder Cu-Ionen wurden durch Röntgenbeugungsspektren (XRD), Dichte und dichtebasierte Parameter, abgeschwächte Totalreflexions-Fourier-Transformations-Infrarotspektren (ATR-FTIR) und untersucht Raman-Spektren. Thermisch wurde die Glasübergangstemperatur mit dem Differential Scanning Calorimeter (DSC) gemessen. Im optischen Absorptionsbereich 200–1600 nm wurden die optischen Eigenschaften der betrachteten Gläser untersucht. Endlich; Unter dem Einfluss der Anregungswellenlänge von 380 nm wurden Photolumineszenzspektren im Spektralbereich von 380–800 nm aufgenommen.

Ein Wirtsglasnetzwerk mit einer chemischen Zusammensetzung von 70B2O3–10Pb3O4–18ZnO–2Er2O3 wurde durch die Schmelz-/Glühmethode hergestellt. Danach wurden zwei der Übergangsmetalloxide, Co2O3 und CuO, mit unterschiedlichen Konzentrationen dotiert (als Additiv, nicht durch Ersatz), wie in Tabelle 1 gezeigt, um ihren Einfluss auf die strukturellen, thermischen, optischen und Photolumineszenzeigenschaften zu untersuchen. Reine Rohstoffe aus H3BO3, Pb3O4, ZnO, Er2O3, Co2O3 und CuO wurden in einem Porzellanmörser gemischt und gut gemahlen, um ein homogenes Pulver mit einheitlicher Farbe zu erhalten. Anschließend wurde das Glas 1 Stunde lang bei 1100 °C in einem Porzellantiegel geschmolzen, um eine homogene und blasenfreie Schmelze zu erhalten. Anschließend wurde die Schmelze zum 30-minütigen Glühen bei 300 °C in eine Stahlform gegossen.

Zunächst wurde die Bildung der amorphen Phase der vorbereiteten Materialien durch Röntgenbeugungsmuster (XRD) getestet. Zur Aufnahme der Röntgenbeugungsspektren wurde ein Philips-Röntgendiffraktometer mit monochromatischer Cu-Kα-Strahlung der Wellenlänge 1,54056 Å verwendet. Dichte und dichtebasierte Parameter untersuchen effektiv den Einfluss der Additive auf die physikalischen Eigenschaften von Glasnetzwerken, daher wurde die Dichte \(\rho \) unter Verwendung des Archimedischen Prinzips gemäß Gl. gemessen. 13,9,23,24 dann dichtebasierte Parameter (Molvolumen \({V}_{m}\), mittlerer Bor-Bor-Abstand \({d}_{BB}\), Sauerstoffpackungsdichte \(OPD \) und Packungsdichte \(PD\)) wurden unter Verwendung der Gleichungen abgeleitet. 23,9,25,26,27, 312,28, 412,26 und 526.

wobei \({W}_{a}\) & \({W}_{l}\), \({\rho }_{l}\), \(M\), \({N}_ {A}\), \({V}_{m}^{B}\), \(n\), \({x}_{i}\) und \({V}_{i} \) sind das Gewicht der Probe in Luft und Flüssigkeit, die Flüssigkeitsdichte, die Molmasse der Glasprobe, die Avogadro-Zahl, das Volumen, das 1 Mol Borionen im untersuchten Glasnetzwerk enthält, die Anzahl der Sauerstoffatome pro Formeleinheit, der Molenbruch und der Packungsfaktor

Die Werte des Volumens, das ein Mol Bor enthält, \({V}_{m}^{B}\) und der Packungsfaktor \({V}_{i}\) des i-ten Oxids mit einer chemischen Formel \({ A}_{b}{O}_{c}\) wurden berechnet mit

wobei \({X}_{B}\) und \({r}_{A}\) & \({r}_{B}\) der molare Anteil von B2O3 und die Ionenradien des Kations sind & das Anion.

Die abgeschwächte Totalreflexions-Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR) (Alpha-Bruker) wurde verwendet, um die funktionellen Gruppen der untersuchten Gläser im Spektralbereich von 400–4000 cm−1 zu untersuchen. Um den Ursprung der gebildeten Breitbanden in den ATR-FTIR-Spektren herauszufinden, wurde eine Gaußsche Entfaltung durchgeführt. Die gebildeten tetraedrischen BO4- (\({N}_{4}\)) und trigonalen BO3-Einheitenverhältnisse (\({N}_{3}\)) innerhalb des betrachteten Glasnetzwerks wurden unter Verwendung der Gleichungen berechnet. 6 und 726.

Raman-Spektren wurden für die betrachteten Gläser mit dem SENTERRA Dispersive Raman Microscope (Bruker) aufgezeichnet, das mit einem Dioden-Nd:YAG-Laser im Spektralbereich von 500–4000 cm−1 ausgestattet war. Zur Beleuchtung der hergestellten Gläser wurde ein 532-nm-Laseranregungssystem mit schmalem Spektrum verwendet. Ebenso wie bei ATR-FTIR wurde eine Gaußsche Entfaltung zur Auflösung der gebildeten Breitbanden in den Raman-Spektren durchgeführt.

Die Glasübergangstemperatur der betrachteten Gläser wurde durch einen Differentialscanningkalorimetertest mit einem Mettler-Toledo-Instrument bei einer Heizrate von 5 °C/min abgeleitet.

UV-VIS-NIR-Absorptionsspektren wurden mit einem JASCO V-670 UV/Vis-Spektrophotometer im Spektralbereich von 200–1600 nm mit einer Auflösung von 2 nm gemessen. Für die optischen Spektrenmessungen wurden glatte und flache Glasproben mit Abmessungen von 2 cm2 und einer Dicke von 1,1–1,4 mm verwendet. Um die Existenz verschiedener Oxidationsstufen von Co- und Cu-Ionen in unterschiedlichen geometrischen Formen (oktaedrische und tetraedrische Koordination) zu bestimmen, wurde eine Entfaltung der optischen Absorptionsspektren durchgeführt. Basierend auf den erhaltenen Absorptionsbanden von Co-Ionen wurden die Ligandenfeldparameter um das Co-Ion ermittelt; Der Kristallfeldaufspaltungskoeffizient 10Dq, die Racah-Parameter B&C und das nephelauxetische Verhältnis β wurden durch die folgenden Beziehungen geschätzt24,25,29.

wobei \({B}_{freies Ion}\) von Co 1120 ist und \({\nu }_{2}\) und \({\nu }_{3}\) auf die entsprechenden Bänder zeigen Energie elektronischer Übergänge in tetraedrischen Co2+-Ionen, \({\nu }_{2}\) ist der elektronische Übergang, der dem sichtbaren Bereich entspricht, und \({\nu }_{3}\) ist derjenige zum NIR-Bereich.

Basierend auf den optischen Absorptionsspektren wurde die optische Bandlücke der betrachteten Gläser gemäß der Mott-Davis-Theorie unter Verwendung der folgenden Gleichung9,10,14,24 abgeleitet.

wobei \(\alpha \), \(h\nu \), \(B\), \({E}_{opt}\) der Absorptionskoeffizient, die einfallende Photonenenergie, der Bandtailing-Parameter und die sind optische Bandlückenenergie bzw. Das \(n\) gibt die Art des aufgetretenen elektronischen Übergangs an und nimmt die Werte 1/3 und 1/2 für direkte Übergänge und 2 und 3 für indirekte Übergänge an. Im Allgemeinen ist bei glasartigen Materialien der indirekt zulässige Übergang dominant; daher wurden die \({E}_{opt}\)-Werte nur für \(n=2\) abgeleitet. Der Wert von \({E}_{opt}\), geschätzt durch Zeichnen der Tauc-Beziehung zwischen \(h\nu \) und \({(\alpha h\nu )}^{0.5}\) und durch Extrapolieren linearer Teil der Kurve bei \({(\alpha h\nu )}^{0,5}=0\).

Um den Grad der Unordnung in den betrachteten Gläsern zu messen, wurde der Bandschwanz, der als Urbach-Energie \(\Delta E\) bekannt ist, durch die folgende Gleichung9,10,14,24 geschätzt.

wobei β eine Konstante ist.

Der Wert der Urbach-Energie wird durch die Neigung der linearen Bereiche der Beziehung \(ln\alpha -h\nu \) und deren Kehrwert bestimmt.

Der Steilheitskoeffizient S, der die Breite des Bandendes in der Hauptlücke misst, wurde mit der Formel28,29 berechnet.

wobei \(\beta \), \({K}_{B}\) und \(T\) die Exponentialkonstante, die Boltzmann-Konstante und die Raumtemperatur sind.

Basierend auf einigen mathematischen Kontraktionen können die Werte des Steilheitskoeffizienten durch eine einfache Beziehung ermittelt werden, die den Steilheitskoeffizienten mit der Urbach-Energie verknüpft

Abhängig von den Bandlückenwerten kann das Leitungsverhalten des Festkörpers (Leiter, Halbleiter oder Isolator) charakterisiert werden. Metallisierungskriterium (M), das aus Gl. berechnet wird. 16, dient der genauen Bestimmung des Leitverhaltens des Festkörpers. Gemäß Herzfelds Theorie der Metallisierung der kondensierten Materie kann der M-Wert gegen Null, nahe eins oder dazwischen liegen, was die leitende, isolierende bzw. halbleitende Natur des Festkörpers widerspiegelt28,29.

Zur Aufzeichnung der Emissionsspektren im Spektralbereich von 380–800 nm wurde ein Agilent-Cary-Eclipse-Fluoreszenzspektrophotometer mit Xe-Lampe verwendet. Die betrachteten Gläser wurden mit einer Anregungswellenlänge von 380 nm angeregt.

Die in Abb. 1 dargestellten Röntgenbeugungsspektren zeigen die Bildung der amorphen Phase der hergestellten Materialien, wobei, wie beobachtet, ein breiter Halo im Spektralbereich von 22–31° aufgetreten ist. Es ist bekannt, dass das Boratglas im Spektralbereich \(2\theta =25{-}30\)°30,31 einen breiten Halo bildet. Die beobachtete Verbreiterung des gebildeten Röntgenbeugungspeaks für das vorgeschlagene Wirtsnetzwerk, die sich von 22° auf 31° erstreckte, war also auf die Rolle von Pb3O4, ZnO und Er2O3 bei der Netzwerkbildung zurückzuführen. Bei der Einbeziehung von Co- und/oder Cu-Ionen wurde keine signifikante Verschiebung des gebildeten breiten Halos beobachtet, da diese in geringen Konzentrationen zugesetzt werden.

Röntgenbeugungsmuster der hergestellten ErCoCu-Gläser.

Tabelle 2 zeigt die Variation der Dichte und dichtebasierter Parameter, Molvolumen \({V}_{m}\), mittlerer Bor-Bor-Abstand \({d}_{BB}\), Sauerstoffpackungsdichte \(OPD). \) und Packungsdichte \(PD\), infolge des Eindringens von Co- oder/und Cu-Ionen. Erstens wurde im Allgemeinen eine schwache Erhöhung der Dichte und eine Verringerung des Molvolumens durch die Einlagerung von Co- und/oder Cu-Ionen im Vergleich zum Wirtsglas ErCoCu1 beobachtet, wie in Tabelle 2 aufgeführt. Die Dichteerhöhung resultierte aus der Tatsache, dass die beiden Die vorgeschlagenen Übergangsmetallionen Co und Cu wurden dem Wirtsnetzwerk als Dotierung und nicht als Substitution hinzugefügt. Der beobachtete Anstieg der Dichte und die daraus resultierende Verringerung des Molvolumens sind auf die Füllung der Zwischenräume des Glasnetzwerks durch die Co- und/oder Cu-Ionen zurückzuführen, was zu einer Verkleinerung der Grenzflächenabstände und einer dichteren Packung führt. Die Verringerung des mittleren Bor-Bor-Abstands bestätigte die Rolle der Co- und/oder Cu-Ionen beim Füllen der Zwischenräume innerhalb des untersuchten Netzwerks, da ihr Eindringen in diese Hohlräume dazu führt, dass sie mit den Boratomen konkurrieren und diese zueinander verschieben. Durch das Füllen der Zwischenräume mit Co- oder/und Cu-Ionen und die Verringerung des mittleren Bor-Bor-Abstands wurde das betrachtete Glasnetzwerk gestrafft, was sich in der in Tabelle 2 aufgeführten Erhöhung von OPD und PD zeigte Andererseits zeigte das Glas, das höhere Konzentrationen an Cu-Ionen (ErCoCu3 und ErCoCu6) als Co-Ionen (ErCoCu2 und ErCoCu5) enthielt, aufgrund der höheren Molekülmasse von Cu (63,5 g/mol) im Vergleich zu Co (58,933 g/mol) eine höhere Dichte. Da andererseits der Ionenradius von Cu (0,073 nm) höher ist als der von Co (0,072 nm), hat sich der Bereich seiner Füllung bis hin zu den Netzwerkhohlräumen erweitert, was zu einer stärkeren Verringerung des Molvolumens für das enthaltende Glas führt höhere Cu-Konzentrationen im Vergleich zu solchen mit höheren Co-Konzentrationen.

Die Hauptbausteineinheiten des Boratnetzwerks, B-O-B-Verknüpfung, BO4-Einheiten und BO3-Einheiten, wurden in den FTIR-Spektren beobachtet, wie in Abb. 2a dargestellt. Es wurden einige Veränderungen in der Intensität und Position der Absorptionsbanden beim Eindringen von Co- und/oder Cu-Ionen in das Wirtsglasnetzwerk beobachtet. Die Gaußsche Entfaltung, am Beispiel des Wirtsglases ErCoCu1, wie in Abb. 2b gezeigt, zeigt den Ursprung der überlappten Banden, die die Breitbanden in den FTIR-Spektren bildeten, und untersucht die aufgetretenen strukturellen Veränderungen innerhalb des Netzwerks als Folge von Co oder/und Cu-Einschluss.

(a) ATR-FTIR-Spektren der betrachteten ErCoCu1-6-Gläser und (b) Die entfalteten Spektren von ATR-FTIR von ErCoCu1-Glas als Beispiel.

Im Wirtsglas ErCoCu1 sind neunzehn Primärbanden bei 643, 684, 733, 839, 919, 984, 1018, 1053, 1091, 1185, 1201, 1243, 1269, 1329, 1357, 1377, 1404, 1419 und aufgetreten 1455 cm−1. Die charakteristischen Bänder der B-O-B-Biegeschwingungen in BO3-Dreiecken, die bei 690 cm-1 zentriert waren, zerfielen in 643 cm-1 und 684 und 733 cm-1. Die Bande bei 643 cm-1 bezieht sich auf die asymmetrischen Bindungsbiegeschwingungen von BO3, während sich die Bande bei 684 und 733 cm-1 auf symmetrische Bindungsbiegeschwingungen bezieht 28,29,30,31,32,33. Der Einschluss von Co-Ionen (ErCoCu2-Glas) erhöhte die Intensität und relative Fläche dieser Bande, während beim Einschluss von Cu-Ionen (ErCoCu3) ein entgegengesetzter Trend beobachtet wurde. Dieses Verhalten spiegelt den Netzwerkreichtum des Glases mit 1 Mol-% Co-Ionen durch B-O-B-Biegeschwingung im Vergleich zu Glas mit 1 Mol-% Cu-Ionen wider. In dem Glas, das die Mischung aus Co- und Cu-Ionen (ErCoCu4, ErCoCu5 und ErCoCu6) enthält, wurde beobachtet, dass die Rolle von Co-Ionen bei der Verstärkung der Intensität und relativen Fläche dieser Bande dominant ist. Schließlich kam es bei dem Glas mit 0,5 Mol-% Co und 0,5 Mol-% Cu zu einer Verschiebung hin zur höheren Energie, während die relative Fläche zunahm. Die Entfaltung der BO4-Einheitsbreitbande, die hier im Spektralbereich 770–1120 cm−1 auftrat, ergab sechs Absorptionsbanden bei 839, 919, 984, 1018, 1053 und 1091 cm−1. Die lokalisierte Bande bei 839 cm−1 wird der BO-Streckschwingung von NBOs in BO4-Einheiten zugeschrieben (\({\mathrm{NBO}}_{{\mathbf{B}\mathbf{O}}_{4}} \))28,29,34,35. Diese Bande könnte auch als Folge der Pb-O-Bindungsvibration von PbOn-Pyramideneinheiten entstanden sein36. Die Banden bei 919, 984, 1018, 1053 und 1091 cm−1 beziehen sich auf die BO-Streckschwingungseinheiten in verschiedenen Strukturgruppen; Di-, Tri-, Meta-, Pyro- und Orthoboratketten 35,36,37. Schließlich entstanden durch die Auflösung der BO3-Breitbande im Spektralbereich von 1125–1500 cm−1 zehn Banden. Die B-O-asymmetrischen Streckschwingungen von NBO trigonaler Atome (\({\mathrm{NBO}}_{{\mathbf{B}\mathbf{O}}_{3}}\)) wurden bei 1243 cm− beobachtet 136,37,38,39. Die restlichen zehn Banden, die bei 1185, 1201, 1269, 1329, 1357, 1377, 1404, 1419 und 1455 cm−1 auftraten, entstanden aufgrund der symmetrischen und asymmetrischen B-O-Streckschwingungen von trigonalem [BO3]3 − Einheiten in verschiedenen Strukturgruppen; Di-, Tri-, Meta-, Pyro- und Orthoboratketten28,29,36,37,38,39,40,41. Im Allgemeinen führte der Einschluss von Co- oder/und Cu-Ionen in das betrachtete Glasnetzwerk zu einer Verringerung der Intensität und der relativen Fläche des 839 cm−1 (\({\mathrm{NBO}}_{{\mathbf{B}\mathbf {O}}_{4}}\)-Bande), während für die 1243-cm-1-Bande (\({\mathrm{NBO}}_{{\mathbf{B}\mathbf.) eine Vergrößerung in beiden beobachtet wurde {O}}_{3}}\) band) Schiedsrichter für die Umwandlung von BO4-Einheiten in BO3-Einheiten. Das Eindringen von Co- und/oder Cu-Ionen führte zu einer Anreicherung des Glasnetzwerks mit nicht verbrückenden Sauerstoffeinheiten (NBOs) im Vergleich zu verbrückenden Sauerstoffeinheiten (BOs), was aus dem in Tabelle 2 aufgeführten Verhalten von N3 und N4 ersichtlich ist.

Abbildung 3 zeigt die aufgenommenen Raman-Spektren für die betrachteten Gläser und deren Entfaltungen (Beispiel Wirtsglas ErCoCu1). In Abb. 3a entstand die beobachtete Bande im Niederenergiebereich 50–125 cm−1 aufgrund der Schwingungsmoden der BO3- und BO4-Einheiten41. Bei der Entfaltung des Wirtsglases ErCoCu1 (im Spektralbereich 200–1000 cm−1) treten zwölf Banden bei 320, 345, 391, 473, 534, 563, 623, 686, 749, 803, 842 und 882 cm auf −1 wie in Abb. 3b gezeigt. Die unteren Frequenzbänder 320, 345 und 391 cm−1 beziehen sich normalerweise auf die Rotations- und Schwingungsmoden von Metall-Sauerstoff, hier entstanden 320 und 345 cm−1 als Ergebnis der Streckschwingungen und des Biegemodus von Zn-O in ZnO4 Struktureinheiten42,43, während dieser bei 391 cm−1 liegt, was auf Pb-O-Bindungen in PbO3-Struktureinheiten zurückzuführen ist44. Die isolierten Diboratgruppen des betrachteten Boratnetzwerks erschienen bei 473 cm−145. Die zentrierte Bande bei 534 cm-1 entstand als Folge des Deformationsmodus der B-O-B-Verknüpfung41, während die bei 563 cm-1 erschien aufgrund der Zerstörung von Diboratgruppen und der Bildung von „losen“ BO4ˉ-Einheiten46 . Die Bande bei 623 cm−1 entstand aufgrund der symmetrischen Streckung der Metaboratringe, während die bei 686 cm−1 den Pentaboratgruppen zugeordnet wurde45,46,47,48,49,50. Die zentrierte Bande bei 623 cm−1 weist auch auf die Bildung eines Biegemodus der Pb-O-B-Verbindungen hin45. Die erscheinende Bande bei 749 cm−1 entstand als Ergebnis der symmetrischen Atemschwingungen von sechsgliedrigen Ringen mit einem oder zwei BO4-Tetraedern48,49. Die Boroxol-Ringatmung des betrachteten Boratnetzwerks erschien bei 803 cm−147,51,52. Die Pyroboratschwingungen und Orthoboratgruppen traten bei 842 bzw. 882 cm−150,53 auf.

(a) Raman-Spektren der betrachteten ErCoCu1-6-Gläser und (b) Die entfalteten Spektren (Wirtsglas ErCoCu1 als Beispiel).

Das thermische Profil der betrachteten Gläser und die geschätzten Glasübergangstemperaturen \({T}_{g}\) sind in Abb. 4a,b dargestellt. Wie in Abb. 4b dargestellt, lag die Glasübergangstemperatur des Wirtsglases ErCoCu1 bei 465 °C. Mit dem Eindringen von Co- und/oder Cu-Ionen in das betrachtete Wirtsglasnetzwerk sanken die Glasübergangstemperaturen, wie in Abb. 4b dargestellt. Die beobachtete Verringerung des \({T}_{g}\) entstand durch die Umwandlung der höheren Bindungsdissoziationsenergie BO4 (62,8–82,2 kJ/cm3) in die niedrigere Bindungsdissoziationsenergie BO3 (15,6–16,4 kJ/cm3)54 ,55, was in Tabelle 2 am Verhalten von N3 und N4 deutlich wird. Die auftretende Kontraktion im \({T}_{g}\) stand vollständig im Einklang mit der BO3-Konzentration im Glasnetzwerk, wobei die Gläser mit höheren BO3-Konzentrationen eine niedrigere Glasübergangstemperatur aufwiesen als solche mit niedrigeren Konzentrationen.

(a) DSC-Profil der betrachteten Gläser und (b) Variation der Glasübergangstemperatur mit Co- oder/und Cu-Ionen.

Im Wirtsglas ErCoCu1 sind eine Bande bei 308 nm und zehn der charakteristischen Absorptionsbanden des Er3+-Ions bei 346, 384, 426, 522, 546, 650, 800, 980, 1512 und 1554 nm erschienen, wie in Abb. 5a. Die Absorptionsbande bei 308 nm entstand aufgrund des Elektronenübergangs im nicht verbrückenden Sauerstoff und/oder des Elektronenübergangs in den zweiwertigen Pb2+-Ionen56,57. Die zentrierten Banden bei 346, 384, 426, 522, 546, 650, 800, 980 und 1554 nm werden den aufgetretenen Übergängen im Er3+-Ion zwischen dem Grundzustand 4I15/2 und den angeregten Zuständen 2K15/2, 4G11/2 zugeschrieben , 4F3/2, 2H11/2, 4S3/2, 4F9/2, 4I9/2, 4I11/2 bzw. 4I13/258,59,60,61. Die beobachtete Bande bei 1512 nm entstand als Ergebnis des gespaltenen 4I13/2-Niveaus59,60. In Co-dotiertem Glas ErCoCu2, wie in Abb. 5a gezeigt, traten zwei Breitbanden im Spektralbereich von 400–650 nm und 1250–1500 nm auf, zusätzlich zu den Banden bei 1512 und 1554 nm, die aus 4I15/2 \ resultieren. (\to \) 4I13/2-Übergang wie zuvor erwähnt59,61. Die Entfaltung der beiden erschienenen Breitbänder erzeugte zehn Bänder bei 452, 472, 522, 566, 610, 1272, 1310, 1346, 1432 und 1448 nm, wie in Abb. 5b dargestellt. Die beiden Banden bei 452 und 522 nm entstanden aufgrund des Übergangs 4I11/2 \(\to \) 4F5/2 und 4I15/2 \(\to \) 2H11/2 in Er3+-Ionen59,60. Die lokalisierten Banden bei 472 und 566 nm entstanden aufgrund der Übergänge 4T1g(F)\(\to \) 2T2g(F) im oktaedrischen Co2+ und spinverbotener Übergänge 4A2g(4F)\(\to \) 4T1g(4P) im tetraedrischen Co2+, während das bei 610 nm aufgrund des 5T2g \(\to \) 5Eg-Übergangs im oktaedrischen Co3+32,62,63,64,65 entstand. Der Grundzustand 4F des tetraedrischen Feldes von Co2+ spaltet sich in 4A2, 4T2 und 4T1 auf, während 2G in die Niveaus 2A1g (G), 2T1g(G), 2T2g(G) und 2Eg(G) aufspaltet66,67. Darüber hinaus wandelt sich 4P nur auf die Ebene 4T1 (4P) um.

(a) Die erhaltenen optischen Absorptionsspektren der betrachteten Gläser und die Schlussfolgerung von (b) ErCoCu2- und (c) ErCoCu3-Gläsern.

Die bei 1272, 1310, 1432 und 1448 nm zentrierten Banden entstanden also als Ergebnis des Übergangs zwischen dem Grundzustand \({\Gamma }_{8}\)(4A2, 4F) und den angeregten Zuständen \({ \Gamma }_{6}, {{\Gamma }_{7+8},\Gamma }_{7} \mathrm{und }{\Gamma }_{8}\) von 4T1(4F)66,67 ,68,69,70 aufgrund der Spin-Bahn-Kopplungseffekte erster und zweiter Ordnung. Das Fehlen der drei Banden, die in ErCoCu1 in dieser Probe bei 346, 384 und 426 nm auftraten, ist möglicherweise auf ihre Überlappung mit den beiden Banden bei 452 und 472 nm zurückzuführen. In Cu-dotiertem Glas ErCuCo3 zusätzlich zu den Bändern bei 288, 314, 354, 384, 414, 492, 522, 548, 984, 1540 und 1584; Im Bereich von 740–1140 nm erschien ein Breitband, das sich auf 838, 908, 984 und 1058 nm entfaltete, wie in Abb. 5c dargestellt. Das Kupferion liegt normalerweise in den beiden stabilsten Valenzzuständen Cu+ und Cu2+ vor. Das Kupferion Cu+ mit erfüllter 3d10-Konfiguration zeigt eine Absorptionsbande im UV-blauen Bereich aufgrund des Übergangs 3d10 → 3d9 4s1, daher weist die zentrierte Bande bei 288 nm auf die Existenz von Cu+-Ionen im ErCoCu3-Glas71,72 hin. Für Kupfer Cu2+, das normalerweise in oktaedrischer Koordination vorliegt, während des Schmelzprozesses; es kommt zu einer Aufspaltung der d-Orbitale in das zweifach entartete 2 \({E}_{g}\) (höhere Energie) und das dreifach entartete 2 \({T}_{2g}\) (niedere Energie). Darüber hinaus spaltet sich 2Eg aufgrund der tetraedrischen Verzerrung in 2 \({B}_{2g}\)(\({dx}^{2}-{y}^{2}\)) und 2 \({A }_{2g}\)(\({dz}^{2}\)), während 2T2g in 2 \({B}_{2g}\)(\({d}_{xy})\) zerfällt und 2 \({E}_{g}\)(\({d}_{xz},{d}_{yz})\) durch den Jahn-Teller-Effekt, der eine Breite in der Form verursacht Gipfel gebildet. Daher werden die lokalisierten Banden bei 838 (11.933 cm−1), 908 (11.013 cm−1) und 1058 nm (9452 cm−1) 2 \({E}_{g}\to \) 2 \ zugeordnet. ({B}_{1g}\), 2 \({B}_{2g}\to \) 2 \({B}_{1g}\) und 2 \({A}_{1g}\ zu \) jeweils 2 \({B}_{1g}\) Übergänge73,74,75. Die anderen im ErCoCu3-Glas auftretenden Banden bei 314, 354, 384, 414, 492, 522, 548, 984 und 1540 und 1584 nm werden dem Übergang des Er3+-Ions vom Grundzustand 4I15/2 in den angeregten Zustand 2D3 zugeordnet /2, 2K15/2, 4G11/2, 4F3/2, 4F7/2, 2H11/2, 4S3/2, 4I11/2 bzw. 4I13/258,59,76,77. In den Gläsern ErCoCu4, ErCoCu5 und ErCoCu6, die eine Mischung aus Co- und Cu-Ionen enthalten, werden in den Spektralbereichen 400–650, 740–1140 und 1250–1500 nm die gleichen Breitbanden gebildet, wie in Abb. 5a dargestellt das Vorhandensein von oktaedrischem (Oh) und tetraedrischem (Td) von Co2+, tetraedrischem Cu2+ bzw. tetraedrischem Co3+. Erwähnenswert ist auch, dass die charakteristische Bande der Cu+-Ionen in diesen Gläsern weiterhin vorhanden ist.

Die abgeleiteten Werte des Kristallfeldaufspaltungskoeffizienten 10Dq, der Racah-Parameter B&C und des nephelauxetischen Verhältnisses β sind in Tabelle 3 aufgeführt. Es wurde festgestellt, dass die Racah-Parameter, die im Allgemeinen zur Messung der Coulomb-Abstoßung innerhalb der D-Schale verwendet werden, mit zunehmendem Anstieg abnehmen von Cu-Ionen und eine Abnahme der Co-Ionenkonzentrationen. Die beobachtete Verringerung der Rach-Parameter bezieht sich auf die Kovalenznatur der Bindungen zwischen Co-Ionen und Liganden. Andererseits bedeutet die beobachtete Verringerung des 10Dq, dass die Co2+-Ionen eine starke Lokalisierung im betrachteten Glasnetzwerk aufweisen. Es wurde festgestellt, dass das nephelauxetische Verhältnis \(\beta \), das die Stabilität von Ionenkomplexen (hier Co2+-Ionen) und ihre Wechselwirkungsmechanismen misst, mit der Erhöhung der Co-Ionen und der Reduzierung der Cu-Ionen zunimmt. Der gemeldete Anstieg der Nephelauxetic-Ratio-Werte deutete auf eine Erhöhung der Stabilität von Co2+-Ionen in den betrachteten Gläsern hin. Das 10Dq/B-Verhältnis, das die Wechselwirkungsstärke misst, zeigte, dass die Kristallfeldstellen der betrachteten Gläser innerhalb des starken Wechselwirkungsbereichs liegen und zu einem starken Kristallfeld tendieren.

Die Tauc-Beziehung zwischen \(h\nu \) und \({(\alpha h\nu )}^{0,5}\) wurde wie in Abb. 6a (Glas ErCoCu1 als Beispiel) dargestellt, um die Werte des optischen Bandes abzuleiten Lücke für das betrachtete Glas. Andererseits wurde zur Schätzung der Urbach-Energiewerte eine Beziehung zwischen \(h\nu \) und \(\mathrm{ln}\alpha \) wie in Abb. 6b dargestellt dargestellt (Glas ErCoCu1 als Beispiel). Im Allgemeinen wurde eine Verringerung der optischen Bandlücke und eine Erhöhung der Urbach-Energie durch die Zugabe von Co- und/oder Cu-Ionen im Vergleich zum Wirtsglas beobachtet, wie in Tabelle 3 aufgeführt.

(a) Tauc-Diagramm und (b) \(h\nu \) vs. \({ln}\alpha \)-Beziehung.

Es gibt zwei Hauptgründe für die aufgetretene Verringerung der optischen Bandlücke und die Vergrößerung der Urbach-Energie. Die allgemeine Ursache sind die gebildeten nicht verbrückten Sauerstoff-NBOs in der Energielücke in der Nähe von Valenz- und Leitungskanten. Die NBOs verhalten sich wie Spenderzentren innerhalb der Bandlücke, was zu deren Schrumpfung führt. Außerdem sind die durch den nicht verbrückenden Sauerstoff verbundenen angeregten Elektronen weniger eng als die durch den verbrückenden Sauerstoff verbundenen angeregten Elektronen, was wiederum die optische Bandlücke verringert. Das Besondere daran ist, dass (i) die allmähliche Anreicherung von Co-Ionen in der oktaedrischen Position eine große Anzahl von Donorzentren bildete, was zu Überlappungen zwischen den eingefangenen angeregten Zuständen lokalisierter Elektronen auf Co2+-Plätzen und den ungefüllten 3D-Zuständen auf den benachbarten Co3+-Plätzen führte. Daher kommt es zu einer breiten Ausdehnung des Störstellen- oder Polaronbandes in der Bandlücke, was zu einer Verringerung der optischen Bandlücke führt16. (ii) Cu-Ionen wie Co erzeugen eine große Anzahl von Donorzentren. In Cu-Ionen befinden sich die eingefangenen angeregten Zustände lokalisierter Elektronen auf Cu+-Plätzen und überlappen mit den ungefüllten 3d-Zuständen auf den benachbarten Cu2+-Plätzen78,79. Die Breite der gebildeten Schwänze aufgrund der Agglomerationen von NBO, Co und Cu in der Hauptbandlücke und die Vergrößerung der Fehlordnung wurden durch die erhaltenen Werte des Steilheitskoeffizienten S eindeutig bestätigt. Der Einschluss von Co und/oder Cu verringert den Wert des Steilheitskoeffizienten, der das Schrumpfen der Kantenverbreiterung widerspiegelt, was die Vergrößerung der Störung und die Verringerung der Bandlücke bestätigt. Die optischen Bandlückenwerte der Co- und/oder Cu-haltigen Gläser lagen zwischen 1,62 und 2,23 eV, was bedeutet, dass sie halbleitenden Charakter haben. Die erhaltenen Werte des Metallisierungskriteriums, wie in Tabelle 3 aufgeführt, bestätigten die halbleitende Natur der betrachteten Gläser. Die kleinen Werte des Metallisierungskriteriums der betrachteten Gläser bedeuten, dass die Breite sowohl der Valenz- als auch der Leitungsbänder groß wird, wodurch eine schmale Bandlücke entsteht und die Tendenz des Glases zur Halbleiternatur verstärkt wird. Darüber hinaus deuteten die Werte des Metallisierungskriteriums, die zwischen 0,285 und 0,348 lagen, darauf hin, dass die betrachteten Gläser nichtlineare Brechungsindizes hatten, was bedeutete, dass diese Gläser nichtlineare optische Eigenschaften hatten80. Der nichtlineare Brechungsindex der betrachteten Gläser wurde mit der Gleichung 81,82 berechnet.

wobei \(B=1,26\times {10}^{-9} e{V}^{4}\).

Im Allgemeinen besaßen die Gläser, die Co und/oder Cu enthielten, im Vergleich zum Wirtsglas ErCoCu1 hohe nichtlineare Brechungsindizes, wie in Tabelle 3 aufgeführt, was auf die erhöhte Unordnung innerhalb des Glasnetzwerks beim Eindringen von Co und/oder Cu zurückzuführen war. und Cu-Ionen, wie durch Urbach-Energie bestätigt. Das Wachstum des nichtlinearen Brechungsindex von ErCoCu1 mit der Einführung von Co und/und Cu bestätigte die Verbesserung der nichtlinearen optischen Eigenschaften der hergestellten Gläser.

Durch Anregung von ErCoCu1-Glas mit 380 nm entstehen drei Emissionsbanden; Eine im blauen Lichtbereich bei 488 nm und zwei im grünen Bereich bei 520 und 533 nm werden erzeugt, wie in Abb. 7a gezeigt.

(a) Emissionsspektren der ErCoCu-Glasserie, (b) Der entsprechende Er-elektronische Übergang und (c) Das CIE1931-Chromatizitätsdiagramm.

Bei einer Anregungswellenlänge von 380 nm kam es zu einer recht guten Population von 4G11/2 aus der Grundzustandsabsorption (GSA) 4I15/2, wie in Abb. 7b gezeigt. Es kam zu einem nicht radioaktiven Zerfall durch Übergang in den angeregten 4F7/2-Zustand, gefolgt von einem Strahlungszerfall, der drei blaugrüne Emissionslinien bei 488, 520 und 533 nm erzeugte. Manchmal findet eine Multiphotonen-Elektronenrelaxation vom angeregten Zustand 4S3/2 nach 4F9/2 statt, gefolgt vom Übergang 4F9/2 \(\to \) 4I15/2, der zur Emission einer roten Wellenlängenlinie führt, was nicht der Fall ist hier beobachtet. Wenn Sie hier keine rote Emission bemerken, bedeutet dies, dass die 4S3/2 \(\to \) 4F9/2-Relaxation nicht stattfindet. Bei der Einbeziehung von Co und/oder Cu wurde keine Variation der beobachteten Emissionsbanden in Position oder Intensität beobachtet. Das Fehlen jeglicher Veränderung der Emissionsspektren bedeutet, dass die verwendete Wellenlänge keine Anregung bei den Co- oder Cu-Ionen hervorrufen kann. Darüber hinaus fand kein Energietransfer zwischen Co und Er3+ oder Cu und Er3+ statt.

Die entsprechende Kombination der emittierten blauen und grünen Emissionen erzeugt ein grünes Licht, wie im CIE 1931-Farbdiagramm in Abb. 7c dargestellt. Die CIE-Koordinaten der betrachteten Brillen lagen bei \({x}_{s}=0,192\) und \({y}_{s}=0,517\), was nahe am grünen Licht des National Television System liegt Ausschuss (NTSC). Das Fehlen des Einflusses von Co- oder Cu-Ionen auf die Intensität und Position der Emissionsbanden spiegelte sich deutlich in den Koordinaten der erzeugten grünen Farbe wider, da sie alle ohne wesentliche Änderung an derselben Position erschienen. Xiaojian Pan et al. erhielten fast die gleichen Koordinaten für das emittierte grüne Licht von CaNb2O6:Tb3+-Phosphor unter 260-nm-Anregung83. Die Farbreinheit des emittierten grünen Lichts wurde anhand der folgenden Beziehung berechnet17

wobei \(\left({x}_{d}, {y}_{d}\right)\), \(\left({x}_{s}, {y}_{s}\right) \) und \(\left({x}_{i}, {y}_{i}\right)\) sind die Farbkoordinaten der dominanten Wellenlänge, die Farbkoordinaten der untersuchten Proben bzw. die idealen weißen Farbkoordinaten.

Die dominierende Wellenlänge der betrachteten Gläser beträgt \(\sim \) 516 nm und hat die Koordinaten (0,022, 0,780). Dabei beträgt die Farbreinheit der betrachteten Gläser 42,579 %.

Der Einfluss von 1 Mol-% Co- und/oder Cu-Ionen auf die strukturelle, thermische, optische und grüne Emission eines Wirtsglases aus 70B2O3–10Pb3O4–18ZnO–2Er2O3 wurde ausführlich untersucht. Sowohl Co als auch/und Cu spielen eine wirksame Rolle bei der Modifizierung der strukturellen Eigenschaften des betrachteten Glasnetzwerks, indem sie es mit nicht verbrückendem Sauerstoff anreichern und unterschiedliche Oxidationsstufen für Co und Cu bilden. Co2+/Co3+ und Cu+/Cu2+. Das Eindringen von Co- und Cu-Ionen in das untersuchte Glasnetzwerk führte zu einer Verringerung der Glasübergangstemperatur. Die optischen Absorptionsspektren deuteten auf die Bildung einer tetraedrischen/oktaedrischen Koordination von Co2+, oktaedrischer Co3+, kupferhaltigem Cu+ und oktaedrischer Koordination von Cu2+ innerhalb des betrachteten Glasnetzwerks hin. Der gebildete Bandschwanz von Co- und Cu-Ionen in der Nähe von Valenz- und Leitungsbandkanten reduzierte die optische Bandlücke des Wirtsglases ErCoCu1 von 2,425 auf 2,211 eV, 1,624, 2,189, 2,210 und 2,233 eV für ErCoCu2, ErCoCu3, ErCoCu4, ErCoCu5. bzw. ErCoCu6, was ihre Halbleitereigenschaften verstärkte. Darüber hinaus reduzierte das Eindringen von Co und/oder Cu das Metallisierungskriterium um 4,023–18,103 %, während der nichtlineare Brechungsindex für das Wirtsglas ErCoCu1 von \(3,644\times {10}^{-11}\) auf anstieg \(3,644\times {10}^{-11}\), \(5,272\times {10}^{-11}\), \(18,115\times {10}^{-11}\), \( 5,282\times {10}^{-11}\) und \(5,068\times {10}^{-11}\) für ErCoCu2, ErCoCu3, ErCoCu4, ErCoCu5 und ErCoCu6, bezogen auf ihre Eignung für nichtlineare Systeme optische Geräte. Die geschätzten Ligandenfeldparameter bezogen sich auf die starke Lokalisierung von Co2+-Ionen und mehr Kovalenz und Stabilität innerhalb des Glasnetzwerks. Durch Pumpen des Wirtsglases um 380 nm wurde eine grüne Emission mit einer Farbreinheit von 42,579 % erzeugt. Im Gegensatz zu den strukturellen, thermischen und optischen Eigenschaften ist kein Einfluss von Co- und Cu-Ionen auf das erzeugte grüne Licht erkennbar. Daher besaßen die untersuchten Gläser viele Eigenschaften, die sie für Anwendungen in der Optoelektronik und nichtlinearen Optik qualifizieren.

Daten werden auf Anfrage zur Verfügung gestellt. Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Eman O. Taha

Abteilung für Mathematik und Naturwissenschaften, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Ägyptisch-Russische Universität, Kairo, Ägypten

Aly Saeed

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AS und EOT waren daran beteiligt, den Forschungspunkt vorzuschlagen, Proben vorzubereiten, die Ergebnisse zu analysieren und zu diskutieren sowie das Manuskript zu verfassen und zu überprüfen.

Korrespondenz mit Aly Saeed.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

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Eingegangen: 26. Juni 2023

Angenommen: 22. Juli 2023

Veröffentlicht: 28. Juli 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-39256-6

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