Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 16/2020

30.06.2020

Optical and mechanical properties of NaCl: Ce3+ crystal grown by the Czochralski method

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 16/2020

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The pure and Ce3+-doped NaCl crystals were grown using the resistance heating Czochralski method. The structural, mechanical, and optical properties of the grown crystal were investigated by X-ray diffraction (XRD), micro-hardness, optical absorption, photoluminescence (PL), PL excitation (PLE) spectroscopy, and decay time measurement. The XRD data indicated that the NaCl host lattice was compressed when Ce atoms were incorporated and the peaks shifted to the large angle side. The ICP-AES and XPS analyses verified that Ce3+ is the dominant state of cerium in NaCl crystal. The hardness of the NaCl:Ce3+ crystal was larger than that of pure NaCl crystal and it was anisotropic. Optical absorption confirmed that the three states of 5d level splitting of Ce correspond to the absorption peaks of 202, 215, and 227 nm. The intense emissions located at 342 and 356 nm were attributed to the radiation transitions 5d → 2F5/2 and 5d → 2F7/2 in Ce3+, respectively. The energy-level scheme for the Ce3+ ion in the NaCl crystal was proposed from the PL and PLE analysis. The luminescence decay time of NaCl:Ce3+ crystal is 38.57 ± 0.16 ns. These observations indicate that the NaCl:Ce3+ crystal should be a promising material for use in radiation dosimetry and scintillation applications.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat L. Gu, W.Z. Jin, Z.K. Chen, J.H. Liu, P. Murugasen, F.M. Zeng, C.K. Mahadevan, J. Cryst. Growth 480, 154 (2017)CrossRef L. Gu, W.Z. Jin, Z.K. Chen, J.H. Liu, P. Murugasen, F.M. Zeng, C.K. Mahadevan, J. Cryst. Growth 480, 154 (2017)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat T. Sakuma, L. Xiang, N. Shimizu, S.R. Mohapatra, N. Isozaki, H. Uehara, T. Haruyuki, B. Khairul, I. Naoki, K. Osamu, Solid State Ion. 192, 54 (2011)CrossRef T. Sakuma, L. Xiang, N. Shimizu, S.R. Mohapatra, N. Isozaki, H. Uehara, T. Haruyuki, B. Khairul, I. Naoki, K. Osamu, Solid State Ion. 192, 54 (2011)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat S. Takeuchi, H. Koizumi, T. Suzuki, Mater. Sci. Eng. A. 521, 90 (2009)CrossRef S. Takeuchi, H. Koizumi, T. Suzuki, Mater. Sci. Eng. A. 521, 90 (2009)CrossRef
4.
5.
Zurück zum Zitat N.A. Spooner, B.W. Smith, D.F. Creighton, D. Questiaux, P.G. Hunter, Radiat. Meas. 47, 883 (2012)CrossRef N.A. Spooner, B.W. Smith, D.F. Creighton, D. Questiaux, P.G. Hunter, Radiat. Meas. 47, 883 (2012)CrossRef
6.
7.
Zurück zum Zitat P.G. Fuochi, A. Alberti, E. Bortolin, U. Corda, S. La Civita, S. Onori, Radiat. Meas. 43, 483 (2008)CrossRef P.G. Fuochi, A. Alberti, E. Bortolin, U. Corda, S. La Civita, S. Onori, Radiat. Meas. 43, 483 (2008)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat R.B. Morgunov, S.Z. Shmurak, B.K. Ponomarev, A.A. Baskakov, V.I. Kulakov, JETP Lett. 76, 307 (2002)CrossRef R.B. Morgunov, S.Z. Shmurak, B.K. Ponomarev, A.A. Baskakov, V.I. Kulakov, JETP Lett. 76, 307 (2002)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat A. Iguchi, T. Kawai, K. Mizoguchi, Phys. Status Solidi C. 13, 85 (2016)CrossRef A. Iguchi, T. Kawai, K. Mizoguchi, Phys. Status Solidi C. 13, 85 (2016)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Mehrab, M. Zahedifar, Z. Saeidi-Sogh, A. Ramazani-Moghaddam-Arani, E. Sadeghi, S. Harooni, Methods Phys. Res. Sect. A. 846, 87 (2017) M. Mehrab, M. Zahedifar, Z. Saeidi-Sogh, A. Ramazani-Moghaddam-Arani, E. Sadeghi, S. Harooni, Methods Phys. Res. Sect. A. 846, 87 (2017)
12.
Zurück zum Zitat R.B. Morgunov, M.A. Bashirov, Y.V. Malyutin, V.L. Berdinskii, Y. Tanimoto, Phys. Solid State 49, 445 (2007)CrossRef R.B. Morgunov, M.A. Bashirov, Y.V. Malyutin, V.L. Berdinskii, Y. Tanimoto, Phys. Solid State 49, 445 (2007)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat J. Zhao, C.F. Guo, T. Li, RSC Adv. 5, 1318 (2015) J. Zhao, C.F. Guo, T. Li, RSC Adv. 5, 1318 (2015)
14.
Zurück zum Zitat H.P. Ji, L. Wang, M.S. Molokeev, N. Hirosaki, R.J. Xie, Z.H. Huang, Z.G. Xia, O.M. ten Kate, L.H. Liu, V.V. Atuchin, J. Mater. Chem. C. 4, 6855 (2016)CrossRef H.P. Ji, L. Wang, M.S. Molokeev, N. Hirosaki, R.J. Xie, Z.H. Huang, Z.G. Xia, O.M. ten Kate, L.H. Liu, V.V. Atuchin, J. Mater. Chem. C. 4, 6855 (2016)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat J.L. Leaño, S.Y. Lin, A. Lazarowska, S. Mahlik, M. Grinberg, C. Liang, W.Z. Zhou, M.S. Molokeev, V.V. Atuchin, Y.T. Tsai, C.C. Lin, H.S. Sheu, R.S. Liu, Chem. Mater. 28, 6822 (2016)CrossRef J.L. Leaño, S.Y. Lin, A. Lazarowska, S. Mahlik, M. Grinberg, C. Liang, W.Z. Zhou, M.S. Molokeev, V.V. Atuchin, Y.T. Tsai, C.C. Lin, H.S. Sheu, R.S. Liu, Chem. Mater. 28, 6822 (2016)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat E.N. Galashov, V.V. Atuchin, T.A. Gavrilova, I.V. Korolkov, Y.M. Mandrik, A.P. Yelisseyev, Z.G. Xia, J. Mater. Sci. 52, 13033 (2017)CrossRef E.N. Galashov, V.V. Atuchin, T.A. Gavrilova, I.V. Korolkov, Y.M. Mandrik, A.P. Yelisseyev, Z.G. Xia, J. Mater. Sci. 52, 13033 (2017)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M. Godlewski, M. Leskela, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 19, 199 (1994)CrossRef M. Godlewski, M. Leskela, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 19, 199 (1994)CrossRef
19.
20.
Zurück zum Zitat E. Zych, C. Brecher, J. Glodo, J. Phys-Condens, J. Phys-Condens Mater. 12, 1947 (2000)CrossRef E. Zych, C. Brecher, J. Glodo, J. Phys-Condens, J. Phys-Condens Mater. 12, 1947 (2000)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat T. Yanagida, Y. Fujimoto, K. Kamada, D. Totsuka, M. Nikl, IEEE Trans. Nucl. Sci. 59, 2146 (2012)CrossRef T. Yanagida, Y. Fujimoto, K. Kamada, D. Totsuka, M. Nikl, IEEE Trans. Nucl. Sci. 59, 2146 (2012)CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat Y. Yokota, T. Yanagida, Y. Fujimoto, M. Nikl, A. Yoshikawa, Radiat. Meas. 45, 472 (2010)CrossRef Y. Yokota, T. Yanagida, Y. Fujimoto, M. Nikl, A. Yoshikawa, Radiat. Meas. 45, 472 (2010)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat C. Zhang, Q. Jiang, X. Wang, J. Liu, Y. Xiao, C. Li, H. Lin, F. Zeng, Z. Su, Curr. Appl. Phys. 20, 82 (2020)CrossRef C. Zhang, Q. Jiang, X. Wang, J. Liu, Y. Xiao, C. Li, H. Lin, F. Zeng, Z. Su, Curr. Appl. Phys. 20, 82 (2020)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat M. Suzana, P. Francisco, V.R. Mastelaro, P.A.P. Nascente, A.O. Florentino, J. Phys. Chem. B. 105, 10515 (2001)CrossRef M. Suzana, P. Francisco, V.R. Mastelaro, P.A.P. Nascente, A.O. Florentino, J. Phys. Chem. B. 105, 10515 (2001)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J.F. Moxnes, O. Froyland, T. Olsen, T.L. Jensen, E. Unneberg, Comtemp. Eng. Sci. 9, 377 (2016) J.F. Moxnes, O. Froyland, T. Olsen, T.L. Jensen, E. Unneberg, Comtemp. Eng. Sci. 9, 377 (2016)
29.
Zurück zum Zitat J. Madhavan, S. Aruna, A. Anuradha, D. Premanand, I. Vetha Potheher, K. Thamizharasan, P. Sagayaraj, Opt. Mater. 29, 1211 (2007)CrossRef J. Madhavan, S. Aruna, A. Anuradha, D. Premanand, I. Vetha Potheher, K. Thamizharasan, P. Sagayaraj, Opt. Mater. 29, 1211 (2007)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat S. Radhakrishna, B.V.R. Chowdari, Phys. Status Solidi A. 14, 11 (1972)CrossRef S. Radhakrishna, B.V.R. Chowdari, Phys. Status Solidi A. 14, 11 (1972)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat H. Wilson, The Optical Properties of Solids (North Holland, Amsterdam, 1972), pp. 7–20 H. Wilson, The Optical Properties of Solids (North Holland, Amsterdam, 1972), pp. 7–20
32.
Zurück zum Zitat S. Bangaru, G. Muralidharan, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 268, 1653 (2010)CrossRef S. Bangaru, G. Muralidharan, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 268, 1653 (2010)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat K. Ohno, M. Furuya, S. Ishii, Y. Noguchi, S. Iwata, Y. Kawazoe, S. Nagasaka, Y. Takahashi, Comput. Mater. Sci. 36, 125 (2006)CrossRef K. Ohno, M. Furuya, S. Ishii, Y. Noguchi, S. Iwata, Y. Kawazoe, S. Nagasaka, Y. Takahashi, Comput. Mater. Sci. 36, 125 (2006)CrossRef
34.
35.
36.
38.
Zurück zum Zitat S.H.M. Poort, A. Meyerink, G. Blasse, J. Phys. Chem. Solids. 58, 1451 (1997)CrossRef S.H.M. Poort, A. Meyerink, G. Blasse, J. Phys. Chem. Solids. 58, 1451 (1997)CrossRef
Metadaten
Titel
Optical and mechanical properties of NaCl: Ce3+ crystal grown by the Czochralski method
Publikationsdatum
30.06.2020
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 16/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-03857-y

Weitere Artikel der Ausgabe 16/2020

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 16/2020 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt