Помощь студентам в учебе
НАГРЕВАНИЕ СВЕТОДИОДНЫХ ЛЮМИНОФОРОВ ПРИ ПРЕОБРАЗОВАНИИ ЭНЕРГИИ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ПРОБЛЕМЕ 13
1.1 Светодиоды. Принципы работы 13
1.2 Белый светодиод 17
1.2.1 Люминофоры для белого светодиода 21
1.3 Зависимость излучения СД от температуры 27
1.3.1 Зависимость излучательных характеристик чипа от режимов
питания 28
1.3.2 Отвод тепла от СД 30
1.3.3 Теплоотвод 33
1.3.4 Методы измерения температуры люминофора в СД 34
1.4 Влияние температуры на люминесценцию ИАГ: Се люминофоров... 37
1.4.1 Энергетическая структура иона Ce3+ в решётке иттрий
алюминиевого граната 40
1.4.2 Механизм температурного тушения люминесценции YAG
люминофора 43
1.5 Выводы по главе 1 44
2 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ СТРУКТУРЫ ЛЮМИНОФОРОВ 46
2.1 Люминофоры для исследований 47
2.2 Морфология исследованных люминофоров 48
2.3 Элементный анализ люминофоров 52
2.3.1 Энергодисперсионный анализ при электронном возбуждении 52
2.4 Рентгеноструктурный анализ (XRD) 54
2.5 Выводы по главе 2 56
3 ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ИАГ ЛЮМИНОФОРОВ 57
3.1 Спектры возбуждения и люминесценции 58
3.2 Спектры катодолюминесценции 66
3.3 Энергетический выход излучения люминофоров 67
3.4 Цветовые характеристики исследованных люминофоров 73
3.5 Кинетика релаксации люминесценции 74
3.6 Выводы по главе 3 81
4 ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ЛЮМИНОФОРЕ СД 83
4.1 Модель расчёта потерь энергии возбуждения 84
4.2 Расчёт минимальных потерь энергии при преобразовании 90
4.3 Экспериментальная проверка нагрева люминофора при
возбуждении 95
4.4 Выводы по главе 4 101
5 ТЕМПЕРАТУРНОЕ ТУШЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ИАГ:Се
ЛЮМИНОФОРОВ 103
5.1 Зависимость спектров люминесценции от температуры 103
5.2 Результаты исследования температурной зависимости тушения
люминесценции 110
5.3 Зависимость цветности излучения от температуры 113
5.4 Модель температурного тушения люминесценции в ИАГГ:Се3+ 116
5.5 Выводы по главе 5 119
6 ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛЮМИНОФОРА ЗА СЧЁТ
ЭНЕРГИИ, ВЫДЕЛЯЮЩЕЙСЯ ПРИ ПРЕОБРАЗОВАНИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ 121
6.1 Методика измерения температуры нагрева 124
6.2 Кинетика тушения люминесценции при воздействии лазерного
излучения 128
6.3 Обсуждение результатов исследования влияния воздействия
лазерного излучения на тушение люминесценции 132
6.4 Выводы по главе 6 136
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 144
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ПРОБЛЕМЕ 13
1.1 Светодиоды. Принципы работы 13
1.2 Белый светодиод 17
1.2.1 Люминофоры для белого светодиода 21
1.3 Зависимость излучения СД от температуры 27
1.3.1 Зависимость излучательных характеристик чипа от режимов
питания 28
1.3.2 Отвод тепла от СД 30
1.3.3 Теплоотвод 33
1.3.4 Методы измерения температуры люминофора в СД 34
1.4 Влияние температуры на люминесценцию ИАГ: Се люминофоров... 37
1.4.1 Энергетическая структура иона Ce3+ в решётке иттрий
алюминиевого граната 40
1.4.2 Механизм температурного тушения люминесценции YAG
люминофора 43
1.5 Выводы по главе 1 44
2 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ СТРУКТУРЫ ЛЮМИНОФОРОВ 46
2.1 Люминофоры для исследований 47
2.2 Морфология исследованных люминофоров 48
2.3 Элементный анализ люминофоров 52
2.3.1 Энергодисперсионный анализ при электронном возбуждении 52
2.4 Рентгеноструктурный анализ (XRD) 54
2.5 Выводы по главе 2 56
3 ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ИАГ ЛЮМИНОФОРОВ 57
3.1 Спектры возбуждения и люминесценции 58
3.2 Спектры катодолюминесценции 66
3.3 Энергетический выход излучения люминофоров 67
3.4 Цветовые характеристики исследованных люминофоров 73
3.5 Кинетика релаксации люминесценции 74
3.6 Выводы по главе 3 81
4 ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ЛЮМИНОФОРЕ СД 83
4.1 Модель расчёта потерь энергии возбуждения 84
4.2 Расчёт минимальных потерь энергии при преобразовании 90
4.3 Экспериментальная проверка нагрева люминофора при
возбуждении 95
4.4 Выводы по главе 4 101
5 ТЕМПЕРАТУРНОЕ ТУШЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ИАГ:Се
ЛЮМИНОФОРОВ 103
5.1 Зависимость спектров люминесценции от температуры 103
5.2 Результаты исследования температурной зависимости тушения
люминесценции 110
5.3 Зависимость цветности излучения от температуры 113
5.4 Модель температурного тушения люминесценции в ИАГГ:Се3+ 116
5.5 Выводы по главе 5 119
6 ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛЮМИНОФОРА ЗА СЧЁТ
ЭНЕРГИИ, ВЫДЕЛЯЮЩЕЙСЯ ПРИ ПРЕОБРАЗОВАНИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ 121
6.1 Методика измерения температуры нагрева 124
6.2 Кинетика тушения люминесценции при воздействии лазерного
излучения 128
6.3 Обсуждение результатов исследования влияния воздействия
лазерного излучения на тушение люминесценции 132
6.4 Выводы по главе 6 136
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 144
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность темы исследования. Белые светодиоды (светодиоды, излучающие свет во всём видимом диапазоне, БСД) впервые появились в 1996 году, имели световую отдачу 5 Лм/Вт. За последние 20 лет был достигнут большой прогресс в их совершенствовании. Световая отдача современных БСД приближается к 150 Лм/Вт. Современные БСД значительно превосходят по своим характеристикам другие источники света: лампы накаливания, люминесцентные, газоразрядные. Основными функциональными элементами БСД являются чип и люминофор, преобразующий УФ или синее излучение чипа в люминесценцию. Эффективность преобразования подводимой светодиодом электроэнергии в световую определяется чипом и люминофором, цветовые характеристики - люминофором, старение - в основном люминофором. Этим обусловлен большой интерес к изучению люминофоров, разработке новых люминофоров и технологий синтеза люминофоров. В настоящее время, с точки зрения эффективности и стабильности самыми распространёнными и перспективными для БСД являются люминофоры на основе иттрий-алюминиевого граната (ИАГ, YAG), активированного ионами Ce3+ (У3А15О12:Се).
Люминофоры на основе YAG:Ce возбуждаются свечением чипов на основе InGaN/GaN, излучающих в синем спектральном диапазоне; излучают в широкой видимой области спектра с максимумом около 550 нм; отличаются высокой химической и оптической стабильностью, коротким временем жизни центров свечения в возбуждённом состоянии. С введением активаторов, соактиваторов, модификаторов возможно смещение полосы излучения в диапазоне от 525 до 585 нм, изменение формы полосы и, соответственно, цветовой температуры в диапазоне от 5000 до 6500 К.
К настоящему времени уже достигнут большой прогресс в повышении излучательных и эксплуатационных характеристик чипов на основе InGaN/GaN. Способствует этому развитие различных технологий в выращивании (создании) гетероструктур. Современные чипы обеспечивают высокие излучательные характеристики.
Активно ведётся разработка новых люминофоров, технологии их синтеза. Необходимы люминофоры с различными спектральными характеристиками для разных назначений. Растёт световая отдача БСД, увеличиваются требования к качеству света, цветовым характеристикам БСД, которые определяются в основном люминофором. Поэтому поиск путей совершенствования излучательных характеристик люминофоров является актуальной задачей для современной светодиодной промышленности.
Одной из важнейших характеристик люминофоров, влияющих на функциональные свойства светодиодов, является зависимость излучательных характеристик от температуры. С ростом температуры наблюдается тушение люминесценции, старение люминофора. Светодиод является миниатюрным прибором, люминофор находится в непосредственной близости от чипа, плотность возбуждения люминофора излучением чипа велика. Необходимо знание процессов нагревания люминофора в СД и разработка способов повышения температурной стойкости люминофора.
Одна из основных причин нагрева люминофора - поглощение энергии возбуждения и преобразование части её в тепловые колебания. Существуют только ориентировочные оценки этой энергии. Отсутствует экспериментальная оценка величины нагрева люминофора при преобразовании энергии: долю этой энергии трудно выделить на фоне нагрева от чипа.
Целью диссертационной работы является оценка величины и скорости нагрева люминофора за счёт тепла, выделяемого в процессе преобразования энергии возбуждения в люминесценцию в белых СД.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выбрать группу люминофоров на основе ИАГ:Се3+, синтезированных в различных условиях, в организациях, выпускающих люминофоры для реального сектора экономики.
2. Исследовать структурные и люминесцентные характеристики выбранных люминофоров.
3. Разработать подходы и алгоритм расчёта потерь энергии возбуждения при преобразовании излучения в люминесценцию. Рассчитать минимальную предельную величину потерь энергии в люминофорах.
4. Создать стенд для исследования зависимости тушения люминесценции люминофоров со временем при нагревании и при воздействии лазерного излучения.
5. Выполнить исследования температурной зависимости тушения люминесценции люминофоров, кинетики тушения люминесценции люминофоров при лазерном воздействии.
6. Провести анализ полученных результатов исследований.
Научная новизна исследования
1. Люминофоры серий СДЛ 2700-4000 и YAG 01-06 различаются формой полос люминесценции и возбуждения. Различие обусловлено состоянием собственной дефектности в этих люминофорах, то есть дефектами, вводимыми и формирующимися при синтезе. Установлено, что различие в технологических режимах синтеза приводит к формированию совокупности нанодефектов, с идентичным качественным составом, но различающимся соотношением компонентов состава.
2. Смещение полосы люминесценции в ИАГГ:Се3+ относительно полосы в ИАГ:Се3+ происходит с ~ 540 до ~580 нм в люминофорах СДЛ серии и с 540 до 560 нм в люминофорах YAG серии вне зависимости от содержания Gd3+ в решётке. Полоса люминесценции при этом почти не меняет форму, полуширина не меняется. Вероятно, в ИАГ:Се формируются нанодефекты, в составе которых центры свечения, ионы Се3+, находятся в окружении ионов Y3+, тогда как в ИАГГ:Се в окружении центров свечения ионы Y3+ полностью или частично замещены ионами Gd3+.
3. Разработан алгоритм расчёта минимальных предельных значений потерь
энергии излучения чипа при преобразовании люминофором этой энергии в люминесценцию. Тепловые потери определяются взаимным положением спектров излучения чипа и люминофора. Установлено, что для всех исследованных ИАГ :Ce люминофоров при возбуждении излучением чипа с Х=454, 344, 240 нм, предельные потери на нагрев люминофора равны 24...31 %, 39 ...44 %, 49.56 %,
соответственно.
4. Показано, что физический предел световой отдачи в светодиоде с преобразованием спектра определяется потерями энергии при преобразовании. Предельные значения величины световой отдачи белого СД при возбуждении излучением чипа на 454 нм не могут быть больше 362 Лм/Вт, излучением чипа на 344 нм - не больше 303 Лм/Вт. Предельные значения величины световой отдачи СД зависят от вида спектра люминесценции люминофора. У СД “тёплого” света световая отдача всегда меньше, чем у СД “холодного” света.
5. Впервые в кинетике затухания люминесценции люминофоров СДЛ серии при оптическом возбуждении выделен коротковременной компонент с т1~1,5-4 нс дополнительно к известному с т2~60-68 нс.
6. Оценена величина изменения температуры люминофора при возбуждении в области УФ излучения. Возбуждение излучением лазера с Х=337 нм и плотностью мощности 2 мВт/ см2 приводит к повышению температуры люминофоров: на 14±2°С в СДЛ 2700 и 18±7°С в YAG 06.
Научная значимость работы
1. Установлено, что предельная остаточная интенсивность люминесценции Jnpe зависит от состава ИАГ люминофора, и в частности, от содержания гадолиния. В люминофорах, содержащих большие концентрации Gd (СДЛ 2700, YAG 06) J^ достигает величины 0,05.0,10 от исходной при температурах около 200оС. В люминофорах, не содержащих Gd, J^ достигает величины 0.90.0.95 от исходной.
2. Предложена модель, описывающая зависимость температурного тушения люминесценции люминофоров, содержащих ионы гадолиния, входящие в структуру ИАГ при синтезе замещением ионов иттрия в решётке. Очевидно, изменение формы конфигурационных кривых больше в возбуждённом состоянии. Смещается при замещении ионов и положение минимума кривой в возбуждённом состоянии. Конфигурационные кривые для центра свечения, в ближайшем окружении которого есть или нет ион замещения, различаются формой и положением кривых в возбуждённом состоянии.
3. Показано, что с ростом температуры в диапазоне от 70 до 200оС во всех исследованных люминофорах ИАГ:Се наблюдается смещение полос люминесценции на 5-10% и увеличение полуширины на 20-30%.
Практическая значимость работы
1. Проведены комплексные исследования двух групп ИАГ:Се люминофоров
разной предыстории: разных производителей, разных партий выпуска однотипных люминофоров. Были исследованы морфология, элементный состав, рентгеноструктурные и люминесцентные характеристики (спектры возбуждения, фотолюминесценции, катодолюминесценции, энергетический выход,
кинетические характеристики затухания, дисперсия времени затухания люминесценции) люминофоров. Проведён анализ характеристик люминофоров, синтезированных в разных условиях и в одинаковых условиях, но различных партий выпуска. Полученная информация, являющаяся базой данных по промышленным люминофорам, важна для дальнейших анализов и совершенствования технологий синтеза.
2. Разработан и создан экспериментальный стенд для исследования температурной зависимости люминесценции люминофоров, позволяющий проводить анализ кинетики температурного тушения люминесценции при раздельном влиянии на люминофор внешнего нагревателя и нагрева при преобразовании энергии. Удалённое пространственное расположение чипа исключает влияние нагревания люминофора чипом. Для возбуждения люминесценции использовалось излучение лазера с Х=337 нм, точно соответствующей полосе возбуждения люминофора. Зондирующим излучателем для изучения динамики изменения люминесценции являлся чип с «460 нм.
3. Установлено, что время достижения предельной величины интенсивности люминесценции в люминофорах, синтезированных в разных условиях различно: в СДЛ люминофорах это время составляет 30...40 минут, в YAG серии люминофоров - около 200 минут.
Положения, выносимые на защиту
1. Установлено существование различия в формах полос люминесценции
ИАГ:Се люминофоров серий СДЛ 2700 - 4000 и YAG 01 - 06. Различие
обусловлено разницей в состоянии и уровне собственной дефектности, вводимой в микрокристаллы при синтезе люминофоров в отличающихся условиях.
2. Алгоритм и результаты расчётов стоксовых потерь энергии при преобразовании излучения чипа в люминесценцию для конкретных пар: чип - люминофор. Величина потерь энергии в «белых» СД с исследованными люминофорами не может быть менее 28% при возбуждении излучением чипа в области 460 нм и 40% при возбуждении излучением чипа в области 340 нм. Предельные значения величины световой отдачи белого СД с люминофором на основе ИАГ :Се при возбуждении излучением чипа на 454 нм не могут быть больше 362 Лм/Вт, излучением чипа на 344 нм - 303 Лм/Вт.
3. Модель, описывающая зависимость температурного тушения люминесценции люминофоров от содержания в них ионов гадолиния, входящих при синтезе замещением ионов иттрия. Вид конфигурационной кривой центра свечения в возбуждённом состоянии в ИАГ:Се3+ определяется наличием иона замещения в окружении иона церия.
4. Возбуждение излучением лазера с Х=337 нм с плотностью мощности люминофоров 2 мВт/ см2 приводит к повышению их температуры: на 14±2 °С в СДЛ 2700 и 18±7 °С в YAG 06. Время нагревания составляет 30 минут в люминофорах типа СДЛ и 200 минут в YAG.
Личный вклад автора. Постановка цели и задач исследования были выполнены совместно с научным руководителем, профессором В.М. Лисицыным. Расчёты, измерения, экспериментальные работы были выполнены лично или при непосредственном участии автора на базе лабораторий отделения материаловедения ИШНПТ ТПУ. Обработка, анализ результатов экспериментальных исследований рентгеноструктурного анализа,
люминесцентных, спектрально-кинетических, энергетических характеристик люминесценции исследуемых люминофоров были выполнены лично автором.
Апробация результатов исследования
Основные результаты исследования были доложены устно и обсуждены на следующих конференциях: European Materials Research Society (E-MRS) (France, 2016); XIII Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием (Саранск, 15-16 марта 2017 г.); International Symposium on Advances in Materials Science (IAMS 2016), Shanghai; Международная научно-техническая конференция молодых учёных, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике» (ВТСНТ) (Томск, 2016, 2017, 2018); International Congress on energy Fluxes and Radiation Effects - EFRE (Томск, 2016, 2018); XV Всероссийская конференция студенческих научно-исследовательских инкубаторов (СНИИ - 2018) (Томск, 2018); XVI Международная молодежная конференция «Люминесценция и лазерная физика» (Аршан, 2018); The 5th International Conference on Physics of Optical Materials and Devices (ICom), (Montenegro, 2018)
Публикации. Основные материалы исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 9 статьях в журналах из списка рекомендованных ВАК и в зарубежных журналах, индексируемых международными базами Scopus, WOS.
Исследование выполнялось в рамках проектов: 1) НИР 17.11-387/2017 «Мощные светодиодные светильники для эффективного освещения крупных промышленных и сельскохозяйственных объектов»; 2) Грант РНФ №17-13-01233 «Разработка люминесцентных наноструктурированных керамик на основе алюмомагниевой шпинели и кубического диоксида циркония с регулируемыми оптическими характеристиками».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 146 наименований. Работа содержит 155 страницы машинописного текста, 78 рисунков и 17 таблиц.
Люминофоры на основе YAG:Ce возбуждаются свечением чипов на основе InGaN/GaN, излучающих в синем спектральном диапазоне; излучают в широкой видимой области спектра с максимумом около 550 нм; отличаются высокой химической и оптической стабильностью, коротким временем жизни центров свечения в возбуждённом состоянии. С введением активаторов, соактиваторов, модификаторов возможно смещение полосы излучения в диапазоне от 525 до 585 нм, изменение формы полосы и, соответственно, цветовой температуры в диапазоне от 5000 до 6500 К.
К настоящему времени уже достигнут большой прогресс в повышении излучательных и эксплуатационных характеристик чипов на основе InGaN/GaN. Способствует этому развитие различных технологий в выращивании (создании) гетероструктур. Современные чипы обеспечивают высокие излучательные характеристики.
Активно ведётся разработка новых люминофоров, технологии их синтеза. Необходимы люминофоры с различными спектральными характеристиками для разных назначений. Растёт световая отдача БСД, увеличиваются требования к качеству света, цветовым характеристикам БСД, которые определяются в основном люминофором. Поэтому поиск путей совершенствования излучательных характеристик люминофоров является актуальной задачей для современной светодиодной промышленности.
Одной из важнейших характеристик люминофоров, влияющих на функциональные свойства светодиодов, является зависимость излучательных характеристик от температуры. С ростом температуры наблюдается тушение люминесценции, старение люминофора. Светодиод является миниатюрным прибором, люминофор находится в непосредственной близости от чипа, плотность возбуждения люминофора излучением чипа велика. Необходимо знание процессов нагревания люминофора в СД и разработка способов повышения температурной стойкости люминофора.
Одна из основных причин нагрева люминофора - поглощение энергии возбуждения и преобразование части её в тепловые колебания. Существуют только ориентировочные оценки этой энергии. Отсутствует экспериментальная оценка величины нагрева люминофора при преобразовании энергии: долю этой энергии трудно выделить на фоне нагрева от чипа.
Целью диссертационной работы является оценка величины и скорости нагрева люминофора за счёт тепла, выделяемого в процессе преобразования энергии возбуждения в люминесценцию в белых СД.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выбрать группу люминофоров на основе ИАГ:Се3+, синтезированных в различных условиях, в организациях, выпускающих люминофоры для реального сектора экономики.
2. Исследовать структурные и люминесцентные характеристики выбранных люминофоров.
3. Разработать подходы и алгоритм расчёта потерь энергии возбуждения при преобразовании излучения в люминесценцию. Рассчитать минимальную предельную величину потерь энергии в люминофорах.
4. Создать стенд для исследования зависимости тушения люминесценции люминофоров со временем при нагревании и при воздействии лазерного излучения.
5. Выполнить исследования температурной зависимости тушения люминесценции люминофоров, кинетики тушения люминесценции люминофоров при лазерном воздействии.
6. Провести анализ полученных результатов исследований.
Научная новизна исследования
1. Люминофоры серий СДЛ 2700-4000 и YAG 01-06 различаются формой полос люминесценции и возбуждения. Различие обусловлено состоянием собственной дефектности в этих люминофорах, то есть дефектами, вводимыми и формирующимися при синтезе. Установлено, что различие в технологических режимах синтеза приводит к формированию совокупности нанодефектов, с идентичным качественным составом, но различающимся соотношением компонентов состава.
2. Смещение полосы люминесценции в ИАГГ:Се3+ относительно полосы в ИАГ:Се3+ происходит с ~ 540 до ~580 нм в люминофорах СДЛ серии и с 540 до 560 нм в люминофорах YAG серии вне зависимости от содержания Gd3+ в решётке. Полоса люминесценции при этом почти не меняет форму, полуширина не меняется. Вероятно, в ИАГ:Се формируются нанодефекты, в составе которых центры свечения, ионы Се3+, находятся в окружении ионов Y3+, тогда как в ИАГГ:Се в окружении центров свечения ионы Y3+ полностью или частично замещены ионами Gd3+.
3. Разработан алгоритм расчёта минимальных предельных значений потерь
энергии излучения чипа при преобразовании люминофором этой энергии в люминесценцию. Тепловые потери определяются взаимным положением спектров излучения чипа и люминофора. Установлено, что для всех исследованных ИАГ :Ce люминофоров при возбуждении излучением чипа с Х=454, 344, 240 нм, предельные потери на нагрев люминофора равны 24...31 %, 39 ...44 %, 49.56 %,
соответственно.
4. Показано, что физический предел световой отдачи в светодиоде с преобразованием спектра определяется потерями энергии при преобразовании. Предельные значения величины световой отдачи белого СД при возбуждении излучением чипа на 454 нм не могут быть больше 362 Лм/Вт, излучением чипа на 344 нм - не больше 303 Лм/Вт. Предельные значения величины световой отдачи СД зависят от вида спектра люминесценции люминофора. У СД “тёплого” света световая отдача всегда меньше, чем у СД “холодного” света.
5. Впервые в кинетике затухания люминесценции люминофоров СДЛ серии при оптическом возбуждении выделен коротковременной компонент с т1~1,5-4 нс дополнительно к известному с т2~60-68 нс.
6. Оценена величина изменения температуры люминофора при возбуждении в области УФ излучения. Возбуждение излучением лазера с Х=337 нм и плотностью мощности 2 мВт/ см2 приводит к повышению температуры люминофоров: на 14±2°С в СДЛ 2700 и 18±7°С в YAG 06.
Научная значимость работы
1. Установлено, что предельная остаточная интенсивность люминесценции Jnpe зависит от состава ИАГ люминофора, и в частности, от содержания гадолиния. В люминофорах, содержащих большие концентрации Gd (СДЛ 2700, YAG 06) J^ достигает величины 0,05.0,10 от исходной при температурах около 200оС. В люминофорах, не содержащих Gd, J^ достигает величины 0.90.0.95 от исходной.
2. Предложена модель, описывающая зависимость температурного тушения люминесценции люминофоров, содержащих ионы гадолиния, входящие в структуру ИАГ при синтезе замещением ионов иттрия в решётке. Очевидно, изменение формы конфигурационных кривых больше в возбуждённом состоянии. Смещается при замещении ионов и положение минимума кривой в возбуждённом состоянии. Конфигурационные кривые для центра свечения, в ближайшем окружении которого есть или нет ион замещения, различаются формой и положением кривых в возбуждённом состоянии.
3. Показано, что с ростом температуры в диапазоне от 70 до 200оС во всех исследованных люминофорах ИАГ:Се наблюдается смещение полос люминесценции на 5-10% и увеличение полуширины на 20-30%.
Практическая значимость работы
1. Проведены комплексные исследования двух групп ИАГ:Се люминофоров
разной предыстории: разных производителей, разных партий выпуска однотипных люминофоров. Были исследованы морфология, элементный состав, рентгеноструктурные и люминесцентные характеристики (спектры возбуждения, фотолюминесценции, катодолюминесценции, энергетический выход,
кинетические характеристики затухания, дисперсия времени затухания люминесценции) люминофоров. Проведён анализ характеристик люминофоров, синтезированных в разных условиях и в одинаковых условиях, но различных партий выпуска. Полученная информация, являющаяся базой данных по промышленным люминофорам, важна для дальнейших анализов и совершенствования технологий синтеза.
2. Разработан и создан экспериментальный стенд для исследования температурной зависимости люминесценции люминофоров, позволяющий проводить анализ кинетики температурного тушения люминесценции при раздельном влиянии на люминофор внешнего нагревателя и нагрева при преобразовании энергии. Удалённое пространственное расположение чипа исключает влияние нагревания люминофора чипом. Для возбуждения люминесценции использовалось излучение лазера с Х=337 нм, точно соответствующей полосе возбуждения люминофора. Зондирующим излучателем для изучения динамики изменения люминесценции являлся чип с «460 нм.
3. Установлено, что время достижения предельной величины интенсивности люминесценции в люминофорах, синтезированных в разных условиях различно: в СДЛ люминофорах это время составляет 30...40 минут, в YAG серии люминофоров - около 200 минут.
Положения, выносимые на защиту
1. Установлено существование различия в формах полос люминесценции
ИАГ:Се люминофоров серий СДЛ 2700 - 4000 и YAG 01 - 06. Различие
обусловлено разницей в состоянии и уровне собственной дефектности, вводимой в микрокристаллы при синтезе люминофоров в отличающихся условиях.
2. Алгоритм и результаты расчётов стоксовых потерь энергии при преобразовании излучения чипа в люминесценцию для конкретных пар: чип - люминофор. Величина потерь энергии в «белых» СД с исследованными люминофорами не может быть менее 28% при возбуждении излучением чипа в области 460 нм и 40% при возбуждении излучением чипа в области 340 нм. Предельные значения величины световой отдачи белого СД с люминофором на основе ИАГ :Се при возбуждении излучением чипа на 454 нм не могут быть больше 362 Лм/Вт, излучением чипа на 344 нм - 303 Лм/Вт.
3. Модель, описывающая зависимость температурного тушения люминесценции люминофоров от содержания в них ионов гадолиния, входящих при синтезе замещением ионов иттрия. Вид конфигурационной кривой центра свечения в возбуждённом состоянии в ИАГ:Се3+ определяется наличием иона замещения в окружении иона церия.
4. Возбуждение излучением лазера с Х=337 нм с плотностью мощности люминофоров 2 мВт/ см2 приводит к повышению их температуры: на 14±2 °С в СДЛ 2700 и 18±7 °С в YAG 06. Время нагревания составляет 30 минут в люминофорах типа СДЛ и 200 минут в YAG.
Личный вклад автора. Постановка цели и задач исследования были выполнены совместно с научным руководителем, профессором В.М. Лисицыным. Расчёты, измерения, экспериментальные работы были выполнены лично или при непосредственном участии автора на базе лабораторий отделения материаловедения ИШНПТ ТПУ. Обработка, анализ результатов экспериментальных исследований рентгеноструктурного анализа,
люминесцентных, спектрально-кинетических, энергетических характеристик люминесценции исследуемых люминофоров были выполнены лично автором.
Апробация результатов исследования
Основные результаты исследования были доложены устно и обсуждены на следующих конференциях: European Materials Research Society (E-MRS) (France, 2016); XIII Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием (Саранск, 15-16 марта 2017 г.); International Symposium on Advances in Materials Science (IAMS 2016), Shanghai; Международная научно-техническая конференция молодых учёных, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике» (ВТСНТ) (Томск, 2016, 2017, 2018); International Congress on energy Fluxes and Radiation Effects - EFRE (Томск, 2016, 2018); XV Всероссийская конференция студенческих научно-исследовательских инкубаторов (СНИИ - 2018) (Томск, 2018); XVI Международная молодежная конференция «Люминесценция и лазерная физика» (Аршан, 2018); The 5th International Conference on Physics of Optical Materials and Devices (ICom), (Montenegro, 2018)
Публикации. Основные материалы исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 9 статьях в журналах из списка рекомендованных ВАК и в зарубежных журналах, индексируемых международными базами Scopus, WOS.
Исследование выполнялось в рамках проектов: 1) НИР 17.11-387/2017 «Мощные светодиодные светильники для эффективного освещения крупных промышленных и сельскохозяйственных объектов»; 2) Грант РНФ №17-13-01233 «Разработка люминесцентных наноструктурированных керамик на основе алюмомагниевой шпинели и кубического диоксида циркония с регулируемыми оптическими характеристиками».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 146 наименований. Работа содержит 155 страницы машинописного текста, 78 рисунков и 17 таблиц.
Настоящая работа была направлена на оценку величины и скорости нагрева люминофора за счёт тепла, выделяемого при преобразовании энергии возбуждения в люминесценцию в белых СД. Были выполнены теоретические и экспериментальные исследования нагревания промышленных люминофоров. Для исследований выбраны две серии люминофоров на основе ИАГ:Се, синтезированных в РФ НПО «Платан» и в Китае фирмой Grand Lux.
Проведены детальные исследования структурных и люминесцентных свойств выбранных люминофоров. Показано, что все исследованные люминофоры представляют собою порошки с размерами частиц в основном от 1 до 30 мкм. Частицы являются преимущественно кристаллами с доминирующей ИАГ структурой. Элементные составы люминофоров в обоих сериях различались содержанием активатора Ce - от < 0,1 до 1,4 ат% и модификатора Gd - от 0 ат% до 19,1 ат%. Измерены спектральные (люминесценции и возбуждения), кинетические, цветовые характеристики свечения всех исследованных люминофоров. Измерены энергетические выходы преобразования энергии возбуждения в люминесценцию, которые оказались близкими к известным для лучших образцов промышленных люминофоров. Энергетический выход преобразования всех исследованных люминофоров серий СДЛ и YAG находится в пределах 0,33-0,438. Результаты исследований систематизированы и обобщены.
Разработан алгоритм расчёта предельных значений потерь энергии излучения чипа при преобразовании люминофором этой энергии в люминесценцию. Преобразование энергии излучения чипа люминофором в видимое излучение сопровождается потерями энергии, которые выделяются в люминофоре в виде тепла. Тепловые потери зависят от взаимного положения спектров излучения чипа и люминофора. В СД с чипом, генерирующем излучение в области 460 нм, для всех исследованных люминофоров СДЛ и YAG серий не менее 27% энергии возбуждения преобразуется в тепло. Если для возбуждения исследованных люминофоров использовать чипы, генерирующие излучение в области 340 нм, то в тепло будет преобразоваться не менее 40% энергии возбуждения. При возбуждении излучением в области 240 нм потери энергии на нагрев люминофора достигают 49.. ,56О%.
Проведены экспериментальные исследования нагревания люминофора при преобразовании излучения чипа с помощью тепловизора. Обнаружено, что тепловые потери энергии при преобразовании излучения проявляются в изменении кинетики нарастания температуры СД в композите с люминофором. СД нагревается с большей скоростью чипом, нагрев за счёт выделяемого в люминофоре тепла при преобразовании энергии более инерционен. Время нарастания температуры СД за счёт выделения энергии при преобразовании при стандартных условиях работы СД превышает 30 минут.
В светодиоде с преобразованием спектра эти потери энергии не могут быть снижены, ими определяется физический предел световой отдачи СД. Предельные значения величины световой отдачи белого СД с люминофором на основе ИАГ :Се при возбуждении излучением чипа на 454 нм не могут быть больше 362 Лм/Вт, излучением чипа на 344 нм - не больше 303 Лм/Вт. Предельные значения величины световой отдачи СД зависят от вида спектра люминесценции люминофора. У СД “тёплого” света световая отдача всегда будет меньше, чем у СД “холодного” света.
Разработан и создан экспериментальный стенд для исследования температурной зависимости люминесценции люминофоров, нагрева люминофоров при воздействии на них лазерного излучения. В стенде чип пространственно располагался на удалении от люминофора. Поэтому влияние нагрева люминофора чипом исключалось. Для возбуждения люминесценции использовалось излучение лазера с л 337 нм. Зондирующим излучателем для излучения динамики изменения люминесценции являлся чип с л 460 нм.
С использованием созданного стенда выполнен цикл исследований зависимости люминесцентных характеристик всех выбранных люминофоров от температуры. Показано, что интенсивность люминесценции всех исследованных люминофоров, нагретых до температур 70.200 °С уменьшается со временем, достигает некоторой предельной остаточной величины 1пре и остаётся постоянной. Время достижения предельной величины интенсивности в СДЛ люминофорах составляет 30.40 минут, в YAG серии люминофоров - около 200 минут. Предельная остаточная интенсивность люминесценции зависит от состава ИАГ люминофора. В люминофорах, содержащих большие концентрации Gd (СДЛ 2700, YAG 06), 1пре достигает величины 0,05.0,10 от исходной при температурах около 200 °С. В люминофорах, не содержащих Gd, 1пре достигает величины 0,90.0,95 от исходной. Люминофоры с малой концентрацией Gd имеют промежуточные значения 1пре.
Для оценки величины изменения температуры за счёт процессов преобразования энергии возбуждения в люминесценцию использован следующий подход. Нагрев люминофора приводит к тушению люминесценции. Введение дополнительного канала нагревания люминофора за счёт потерь при преобразовании энергии должно приводить к дополнительному тушению люминесценции. Тогда по зависимости величины тушения люминесценции от температуры может быть найдена величина приращения температуры за счёт нагревания люминофора при преобразовании энергии возбуждения.
Были выполнены исследования температурных зависимостей тушения люминесценции со временем люминофоров серий СДЛ и YAG. Установлено, что величина тушения люминесценции выше в люминофорах ИАГГ:Се, т.е. содержащих гадолиний СДЛ 2700, YAG 01, YAG 06. В этих люминофорах при температуре 200 °С остаточная интенсивность люминесценции равна 0,1.0,15 от исходной.
Проведёнными исследованиями установлено, что возбуждение люминофоров излучением лазера с Х=337 нм и плотностью мощности 2 мВт/см2 приводит к повышению температуры: на 14±2 °С в СДЛ 2700 и 18±7 °С в YAG 06. Данные оценки могут быть распространены на другие люминофоры подобного типа.
В работе сделаны частные выводы, полезные для понимания процессов при возбуждении люминесценции и использования их в практике.
1. Различие в содержании кислорода от 49,43 до 58,26 ат% в исследованных люминофорах, отличающихся высокими люминесцентными свойствами, свидетельствует о существовании высокой степени нестехиометрии в микрокристаллах.
2. Показано, что с повышением температуры в пределах от 70 до 200 °С во всех исследованных люминофорах ИАГ:Се наблюдается смещение полос люминесценции на 5-10% и увеличение полуширины на 20-30%.
3. Предложена модель, описывающая зависимость температурного тушения люминесценции люминофоров от содержания в них ионов гадолиния, входящих при синтезе замещением ионов иттрия. Предполагается, что конфигурационные кривые для центра свечения, в ближайшем окружении которого есть или нет иона замещения, различаются формой и положением кривых в возбуждённом состоянии.
4. Наблюдаемые при разных способах возбуждения и измерения спектров люминесценции подобных люминофоров в разных работах, в циклах измерений имеют несколько различающиеся положения и форму полос. Это объясняется взаимной сложной связью спектров возбуждения и люминесценции. Например, некоторое изменение положения полосы фотолюминесценции может объясняться тем, что при измерениях использовалось возбуждение с несколько отличающимся спектром.
5. Впервые в кинетике затухания люминесценции люминофоров СДЛ серии при оптическом возбуждении выделен компонент с т1~1,5-4,0 нс дополнительно к известному с т2~60-68 нс. Природа происхождения этого компонента требует дополнительных исследований.
6. Обнаружено, что полуширина полос люминесценции YAG люминофоров несколько меньше, чем у СДЛ. Это означает, что качество света СД с люминофорами СДЛ выше, индекс цветопередачи больше. У YAG люминофоров полоса спектра возбуждения в области 460 нм шире, чем у СДЛ. Следовательно, при использовании люминофора YAG требования к чипу, его спектру излучения должны быть ниже.
7. В ИАГГ: Се смещение полосы относительно ИАГ: Се всегда происходит с ~ 540 до ~580 нм в люминофорах СДЛ серии и с 540 до 560 нм в люминофорах YAG серии вне зависимости от содержания Gd3+ в решётке. Полоса люминесценции при этом почти не меняет форму, полуширина не меняется. Это означает, что центры свечения в ИАГГ :Се всегда находятся в области, где ионы Y3+ полностью или почти полностью замещены ионами Gd3+. Вероятно, в ИАГ:Се формируются нанодефекты с фазой, в составе которой центры свечения, ионы Се3+ находятся в окружении ионов Y3+. В ИАГГ:Се в окружении центров свечения, ионов Се3+, ионы Y3+ полностью или почти полностью замещены ионами Gd3+.
Автор выражает глубокую признательность и благодарность своему научному руководителю д.ф.-м.н., профессору Лисицыну Виктору Михайловичу за неоценимую помощь при проведении диссертационного исследования и поддержку при подготовке к защите. Также автор очень благодарен доценту отделения материаловедения Степанову Сергею Александровичу, заведующему лабораторией Денисову Игорь Петровичу, профессорам Ципилеву Владимиру Папиловичу, Олешко Владимиру Ивановичу, Полисадовой Елене Федоровне за представленную возможность использования измерительного оборудования и ценные консультации. Диссертант признателен специалисту отделения по работе с иностранными обучающимися Мыльниковой Татьяне Степановне за помощь в переводах статей. Автор благодарен сотрудникам кафедры лазерной и световой техники Степановой Татьяне Васильевне и Вичуговой Татьяне Владимировне за поддержку. Также диссертант очень благодарен своим коллегам аспирантам Тулегеновой Аиде Тулегенкызы, Ваганову Виталию Андреевичу, Мусаханову Досымхану Абитхановичу, Алпысовой Гульнур Кенжебековне.
Автор выражает глубокую благородность Полисадовой Елене Фёдоровне за корректировку текста диссертации.
Проведены детальные исследования структурных и люминесцентных свойств выбранных люминофоров. Показано, что все исследованные люминофоры представляют собою порошки с размерами частиц в основном от 1 до 30 мкм. Частицы являются преимущественно кристаллами с доминирующей ИАГ структурой. Элементные составы люминофоров в обоих сериях различались содержанием активатора Ce - от < 0,1 до 1,4 ат% и модификатора Gd - от 0 ат% до 19,1 ат%. Измерены спектральные (люминесценции и возбуждения), кинетические, цветовые характеристики свечения всех исследованных люминофоров. Измерены энергетические выходы преобразования энергии возбуждения в люминесценцию, которые оказались близкими к известным для лучших образцов промышленных люминофоров. Энергетический выход преобразования всех исследованных люминофоров серий СДЛ и YAG находится в пределах 0,33-0,438. Результаты исследований систематизированы и обобщены.
Разработан алгоритм расчёта предельных значений потерь энергии излучения чипа при преобразовании люминофором этой энергии в люминесценцию. Преобразование энергии излучения чипа люминофором в видимое излучение сопровождается потерями энергии, которые выделяются в люминофоре в виде тепла. Тепловые потери зависят от взаимного положения спектров излучения чипа и люминофора. В СД с чипом, генерирующем излучение в области 460 нм, для всех исследованных люминофоров СДЛ и YAG серий не менее 27% энергии возбуждения преобразуется в тепло. Если для возбуждения исследованных люминофоров использовать чипы, генерирующие излучение в области 340 нм, то в тепло будет преобразоваться не менее 40% энергии возбуждения. При возбуждении излучением в области 240 нм потери энергии на нагрев люминофора достигают 49.. ,56О%.
Проведены экспериментальные исследования нагревания люминофора при преобразовании излучения чипа с помощью тепловизора. Обнаружено, что тепловые потери энергии при преобразовании излучения проявляются в изменении кинетики нарастания температуры СД в композите с люминофором. СД нагревается с большей скоростью чипом, нагрев за счёт выделяемого в люминофоре тепла при преобразовании энергии более инерционен. Время нарастания температуры СД за счёт выделения энергии при преобразовании при стандартных условиях работы СД превышает 30 минут.
В светодиоде с преобразованием спектра эти потери энергии не могут быть снижены, ими определяется физический предел световой отдачи СД. Предельные значения величины световой отдачи белого СД с люминофором на основе ИАГ :Се при возбуждении излучением чипа на 454 нм не могут быть больше 362 Лм/Вт, излучением чипа на 344 нм - не больше 303 Лм/Вт. Предельные значения величины световой отдачи СД зависят от вида спектра люминесценции люминофора. У СД “тёплого” света световая отдача всегда будет меньше, чем у СД “холодного” света.
Разработан и создан экспериментальный стенд для исследования температурной зависимости люминесценции люминофоров, нагрева люминофоров при воздействии на них лазерного излучения. В стенде чип пространственно располагался на удалении от люминофора. Поэтому влияние нагрева люминофора чипом исключалось. Для возбуждения люминесценции использовалось излучение лазера с л 337 нм. Зондирующим излучателем для излучения динамики изменения люминесценции являлся чип с л 460 нм.
С использованием созданного стенда выполнен цикл исследований зависимости люминесцентных характеристик всех выбранных люминофоров от температуры. Показано, что интенсивность люминесценции всех исследованных люминофоров, нагретых до температур 70.200 °С уменьшается со временем, достигает некоторой предельной остаточной величины 1пре и остаётся постоянной. Время достижения предельной величины интенсивности в СДЛ люминофорах составляет 30.40 минут, в YAG серии люминофоров - около 200 минут. Предельная остаточная интенсивность люминесценции зависит от состава ИАГ люминофора. В люминофорах, содержащих большие концентрации Gd (СДЛ 2700, YAG 06), 1пре достигает величины 0,05.0,10 от исходной при температурах около 200 °С. В люминофорах, не содержащих Gd, 1пре достигает величины 0,90.0,95 от исходной. Люминофоры с малой концентрацией Gd имеют промежуточные значения 1пре.
Для оценки величины изменения температуры за счёт процессов преобразования энергии возбуждения в люминесценцию использован следующий подход. Нагрев люминофора приводит к тушению люминесценции. Введение дополнительного канала нагревания люминофора за счёт потерь при преобразовании энергии должно приводить к дополнительному тушению люминесценции. Тогда по зависимости величины тушения люминесценции от температуры может быть найдена величина приращения температуры за счёт нагревания люминофора при преобразовании энергии возбуждения.
Были выполнены исследования температурных зависимостей тушения люминесценции со временем люминофоров серий СДЛ и YAG. Установлено, что величина тушения люминесценции выше в люминофорах ИАГГ:Се, т.е. содержащих гадолиний СДЛ 2700, YAG 01, YAG 06. В этих люминофорах при температуре 200 °С остаточная интенсивность люминесценции равна 0,1.0,15 от исходной.
Проведёнными исследованиями установлено, что возбуждение люминофоров излучением лазера с Х=337 нм и плотностью мощности 2 мВт/см2 приводит к повышению температуры: на 14±2 °С в СДЛ 2700 и 18±7 °С в YAG 06. Данные оценки могут быть распространены на другие люминофоры подобного типа.
В работе сделаны частные выводы, полезные для понимания процессов при возбуждении люминесценции и использования их в практике.
1. Различие в содержании кислорода от 49,43 до 58,26 ат% в исследованных люминофорах, отличающихся высокими люминесцентными свойствами, свидетельствует о существовании высокой степени нестехиометрии в микрокристаллах.
2. Показано, что с повышением температуры в пределах от 70 до 200 °С во всех исследованных люминофорах ИАГ:Се наблюдается смещение полос люминесценции на 5-10% и увеличение полуширины на 20-30%.
3. Предложена модель, описывающая зависимость температурного тушения люминесценции люминофоров от содержания в них ионов гадолиния, входящих при синтезе замещением ионов иттрия. Предполагается, что конфигурационные кривые для центра свечения, в ближайшем окружении которого есть или нет иона замещения, различаются формой и положением кривых в возбуждённом состоянии.
4. Наблюдаемые при разных способах возбуждения и измерения спектров люминесценции подобных люминофоров в разных работах, в циклах измерений имеют несколько различающиеся положения и форму полос. Это объясняется взаимной сложной связью спектров возбуждения и люминесценции. Например, некоторое изменение положения полосы фотолюминесценции может объясняться тем, что при измерениях использовалось возбуждение с несколько отличающимся спектром.
5. Впервые в кинетике затухания люминесценции люминофоров СДЛ серии при оптическом возбуждении выделен компонент с т1~1,5-4,0 нс дополнительно к известному с т2~60-68 нс. Природа происхождения этого компонента требует дополнительных исследований.
6. Обнаружено, что полуширина полос люминесценции YAG люминофоров несколько меньше, чем у СДЛ. Это означает, что качество света СД с люминофорами СДЛ выше, индекс цветопередачи больше. У YAG люминофоров полоса спектра возбуждения в области 460 нм шире, чем у СДЛ. Следовательно, при использовании люминофора YAG требования к чипу, его спектру излучения должны быть ниже.
7. В ИАГГ: Се смещение полосы относительно ИАГ: Се всегда происходит с ~ 540 до ~580 нм в люминофорах СДЛ серии и с 540 до 560 нм в люминофорах YAG серии вне зависимости от содержания Gd3+ в решётке. Полоса люминесценции при этом почти не меняет форму, полуширина не меняется. Это означает, что центры свечения в ИАГГ :Се всегда находятся в области, где ионы Y3+ полностью или почти полностью замещены ионами Gd3+. Вероятно, в ИАГ:Се формируются нанодефекты с фазой, в составе которой центры свечения, ионы Се3+ находятся в окружении ионов Y3+. В ИАГГ:Се в окружении центров свечения, ионов Се3+, ионы Y3+ полностью или почти полностью замещены ионами Gd3+.
Автор выражает глубокую признательность и благодарность своему научному руководителю д.ф.-м.н., профессору Лисицыну Виктору Михайловичу за неоценимую помощь при проведении диссертационного исследования и поддержку при подготовке к защите. Также автор очень благодарен доценту отделения материаловедения Степанову Сергею Александровичу, заведующему лабораторией Денисову Игорь Петровичу, профессорам Ципилеву Владимиру Папиловичу, Олешко Владимиру Ивановичу, Полисадовой Елене Федоровне за представленную возможность использования измерительного оборудования и ценные консультации. Диссертант признателен специалисту отделения по работе с иностранными обучающимися Мыльниковой Татьяне Степановне за помощь в переводах статей. Автор благодарен сотрудникам кафедры лазерной и световой техники Степановой Татьяне Васильевне и Вичуговой Татьяне Владимировне за поддержку. Также диссертант очень благодарен своим коллегам аспирантам Тулегеновой Аиде Тулегенкызы, Ваганову Виталию Андреевичу, Мусаханову Досымхану Абитхановичу, Алпысовой Гульнур Кенжебековне.
Автор выражает глубокую благородность Полисадовой Елене Фёдоровне за корректировку текста диссертации.