ОПТИЧНІ ТЕРМОСЕНСОРИ НА ОСНОВІ СКЛОПОДІБНИХ СПЛАВІВ Er2S3–Ag0,05Ga0,05Ge0,95S2
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2025-1-15Ключові слова:
сенсори, склоподібні сплави, халькогенідні напівпровідники, фотолюмінесценція, рідкоземельні метали, випромінювання, фотосенсориАнотація
Оптичні сенсори є однією із найперспективніших технологій у сучасній фізиці та хімії твердого тіла. З їх допомогою здійснюють точні вимірювання та контроль температури, рівня радіації, моніторинг забруднення різноманітних об’єктів без фізичного контакту. Застосування таких сенсорів значно розширює можливості в промисловому виробництві, медицині та екології. Актуальність дослідження оптичних сенсорів зростає із розвитком сучасних технологій і збільшенням вимог до точності, швидкості та безпеки вимірювань. Їх застосовують у галузях, де потрібна висока чутливість до зміни температури, тиску, вологості, концентрації газів і т.д.Досліджено люмінесцентні властивості халькогенідних склоподібних сплавів перерізу Er2S3–Ag0,05Ga0,05Ge0,95S2 при 0,42мол.% Er2S3 Зафіксовано фотолюмінесценцію із максимумами випромінювання 660, 860 та 980 нм при збудженні лазером із довжиною хвилі випромінювання 532 нм. Із збільшенням температури змінюється співвідношення між інтенсивностями фотолюмінесценції. Найбільше чутливим до температурних змін виявився пік фотолюмінесценції з максимумом при 860 нм. На основі формули, що описує ймовірність випромінювальних і безвипромінювальних процесів побудовано модель, яка визначає залежність інтенсивності фотолюмінесценції від температури. Згідно із експериментальною залежністю І(Т) обчислено енергію активації (Е = 90 меВ), що визначає енергію необхідну для переходу іонів ербію зі стану 4S3/2 в стан 2H11/2.Зафіксовано лінійну залежність між відношенням інтенсивностей фотолюмінесценції Ln (І980/І660) та температурою зразка. Розраховано чутливість сенсора, яка становить 0,43 К-1. Отже, досліджені стекла в обмеженому температурному інтервалі можуть використовуватись як оптичні термосенсори.
Посилання
Ramarao S.D., Mumbaraddi D., Kalsi D., Halappa P., Peter S.C. New quaternary chalcogenide glasses with wide range IR transparency. Materials Research Express. 2018. Vol.5. 075201
Ravagli A., Craig C., Lincoln J., Hewak D.W. Ga-La-S-Se glass for visible and thermal imaging. Advanced Optical Technologies. 2017. Vol.6(2). 131–136.
Lima S. M., de Camargo A. S. S., Nunes L. A. O., Catunda T., Hewak D. W. Fluorescence quantum efficiency measurements of excitation and nonradiative deexcitation processes of rare earth 4f-states in chalcogenide glasses. Applied Physics Letters. 2002. Vol. 81. 589–591
Liu Y., Liao M., Wang X., Chen G., Hu L. Mid-infrared spectroscopy of novel Er3+ doped indium modified chalcogenide glasses. Journal of Luminescence. 2017. Vol. 187. 1–8.
Xu W., Xu C., Cui J., Hu C., Wen G., Zheng L., Zhang Z., Sun Z., Zhang Y. Luminescence thermometry driven by a support vector machine: a strategy toward precise thermal sensing. Optics Letters. 2024. Vol. 49. 606–609.
Shen X., Nie Q., Xu T., Dai S., Wang X. Temperature dependence of upconversion luminescence in erbium-doped tellurite glasses. Journal of Luminescence. 2010. Vol. 130. 1353–1356.
Halyan V. V., Shevchuk M. V., Davydyuk G. Ye., Voronyuk S. V., Kevshyn A. H., Bulatetsky V. V. Glass formation region and X-ray analysis of the glassy alloys in AgGaSe2+GeS2<=>AgGaS2+GeSe2 system. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. 2009. Vol. 12. 138–142.
Halyan V. V., Yukhymchuk V. O., Gule Ye. G. Ozga, K., Jedryka K. J., Ivashchenko I. A., Skoryk M. A., Kevshyn A. H., Olekseyuk I. D., Tishchenko P. V., Shevchuk M. V., Piasecki M. Photoluminescence features and nonlinear-optical properties of the Ag0.05Ga0.05Ge0.95S2–Er2S3 glasses Optical Materials. 2019. Vol. 90. 84–88.
Kuznetsov A. S., Velazquez J. J., Tikhomirov V. K. Quantum yield of luminescence of Ag nanoclusters dispersed within transparent bulk glass vs. glass composition and temperature J. Applied Physics Letters. 2012. Vol. 101. 251106–251111.
Halyan V. V, Kityk I. V., Kevshyn A. H., Ivashchenko I. A., Lakshminarayana G., Shevchuk M. V., Fedorchuk A., Piasecki M. Effect of temperature on the structure and luminescence properties of Ag0.05Ga0.05Ge0.95S2–Er2S3 glasses. Journal of Luminescence. 2017. Vol. 181. 315–320.
