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Structural and optical properties of Gd+3 doped Bi2O3-GeO2 glasses and glass-ceramics

DOI:10.1088/2053-1591/aaee53 期刊:Materials Research Express 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:21:01
摘要: The gadolinium doped Bi2O3-GeO2 glasses and glass-ceramics have been synthesized by melt quenching and heat treatment. Structural and optical properties of prepared glasses and glass-ceramics have been examined by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared, absorption and emission measurements. XRD results have shown that the precipitated crystalline phases in glass-ceramics samples are Bi2GeO5, Bi2Ge3O9 and Bi4Ge3O12. [BiO3] and [GeO4] units are the main structural units present in Bi2O3-GeO2 glass and glass-ceramic network confirmed by IR spectra. Optical band gap values of prepared glass and glass-ceramic systems obtained from absorption spectra vary from 2.01 to 3.34 eV. The optical band gap values of glasses are larger than glass-ceramics. Bi2O3-GeO2 glass-ceramics have higher density values than glasses and densities present an increase with the elevated Gd3+ content. It is suggested that the luminescence under 366 nm excitation has been ascribed to different Bi-related emission centers. The CIE color coordinates and CCT values obtained under 366 nm excitation confirm that the Gd3+ doped bismuth germanate glasses and glass-ceramics exhibit white light emission. The most promising material for white light emitting applications within our research is found to be GC-2Gd with coordinates of (0.327, 0.314) and a CCT of 5753 K.
作者: Melis G?k?e,Deniz Ko?yi?it
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To prepare and characterize novel dense Gd3+ doped Bi2O3-GeO2 glasses and glass-ceramics for potential applications in solid-state lighting.

The study successfully synthesized Gd3+ doped Bi2O3-GeO2 glasses and glass-ceramics with high density and promising luminescent properties for solid-state lighting applications. The GC-2Gd sample showed the most promising white light emission characteristics.

The study is limited by the specific compositions and doping levels of Gd3+ ions investigated. The transparency of samples reduced with higher Gd3+ content, and for x=3 and 4 mol% doped samples, it became negligible with milky white body color.

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