Dy³⁺ ve Tb³⁺ katkılı SnO₂’nin yapısal ve lüminesans özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, çöktürme yöntemi tekniği kullanılarak saf SnO₂, SnO₂:Dy³⁺ (%5 ağırlık), SnO₂,:Tb³⁺ (%5 ağırlık) ve SnO₂,:Dy³ (%2,5 ağırlık): Tb³⁺ (%2,5 ağırlık) nano parçacıkların yapısal ve lüminesans özellikleri incelenmiştir. Bu örneklerin yapısal ve optik özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı spektroskopi (EDS), Xışını kırınımı (XRD), termogravimetrik analiz (TGA), ve fotolüminesans (PL) teknikleri ile incelenmiştir. 30-600 °C sıcaklık aralığında sadece %1-3 ağırlık kaybının gözlemlendiği TG analizleri, numunelerin yüksek termal kararlılığını doğrulamıştır. EDS analizi, Dy ve Tb iyonlarının SnO₂ ana matrisine başarılı bir şekilde dahil edildiğini ortaya koymuştur. Dy ve Tb katkılı numunelerin PL spektrumlarından, Dy³⁺ ve Tb³ iyonlarının uyarılmış hallerinden temel hallerine geçişlerine karşılık gelen karakteristik keskin pikler gözlendi. Çift katkılı SnO₂'de Tb³⁺ iyonuyla ilişkili geçişlerin PL yoğunluklarının, tek katkılı numunelere kıyasla önemli ölçüde arttığı görüldü. Bu, Dy³⁺'dan Tb³⁺ ‘a daha verimli enerji transferinin gerçekleştiği anlamına gelir. Çift katkılı SnO₂'nin emisyon özelliklerinin sıcaklık davranışı da analiz edildi. Tek ve çift katkılı SnO₂ numunelerinin renk koordinatlarının, 6600-6800 K renk sıcaklığı aralıklarına karşılık gelen yaklaşık x=0,31 ve y=0,32'de olduğu bulundu.In this thesis, structural and the luminescence properties of pure SnO₂, SnO₂, SnO₂:Dy³⁺ (5%wt.), SnO₂,:Tb³⁺ (5%wt.) and SnO₂,:Dy³(2.5%wt.): Tb³⁺(2.5%wt.) nanoparticles by coprecipitation approach solution casting technique were investigated. The structural and optical properties of these samples were examined by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), and photoluminescence (PL) techniques. TG analyses, where only 1-3% weight losses were observed in the 30-600 C temperature range, confirmed the high thermal stability of the samples. EDS analysis revealed successful incorporation of Dy³⁺ and Tb³ ions into SnO₂ host matrix. From the PL spectra of the Dy³⁺- and Tb³-doped samples, characteristic sharp peaks were observed corresponding to the transition from the excited states to ground states of Dy³⁺ and Tb³ ions. It was observed that the PL intensities of the transitions associated with Tb³ ion in co-doped SnO₂ increased significantly compared to the singledoped samples. This means that more efficient energy transfer occurs from Dy³ to Tb³ . The temperature behaviour of the emission properties of co-doped SnO₂ was also analysed. The colour coordinates of single and co-doped SnO₂ samples were found to be at about x=0.31 and y=0.32 corresponding to 6600-6800 K colour temperature ranges.