STRUCTURAL ANALYSIS, OPTICAL AND PHOTOLUMINESCENCE PROPERTIES OF Ti-ACTIVATED Sr2SnO4 SYNTHESIZED BY MEANS OF SOLID-STATE REACTION METHOD.

Abstract

      Pada penelitian ini, kami mempelajari evolusi struktur, spektrum absorbansi dan fotoluminesensi (PL) dari solid-solution Sr₂Sn_1-xTi_xO₄ (SSTO-x, x = 0.00 dan 0.02) yang disintesis dengan menggunakan metode reaksi fasa padat. Analisis difraksi sinar-X mengonfirmasi bahwa semua sampel memiliki pola difraksi dari Sr₂SnO₄. Beberapa penelitian terdahulu telah melaporkan bahwa senyawa Sr₂SnO₄ memiliki tiga polimorf dengan grup ruang I4/mmm, Bmab dan Pccn. Analisis difraksi sinar-X lebih lanjut menggunakan metode Le Bail refinement dilakukan untuk mengonfirmasi grup ruang yang diadopsi oleh masing-masing sample. Hasil analisis refinement menunjukkan bahwa semua sampel memiliki struktur ortorombik dengan grup ruang Pccn yang didasarkan pada nilai Figure-of-Merits yang lebih rendah untuk grup ruang ini dibandingkan dua grup ruang lainnya. Selain itu, substitusi ion Sn⁴⁺ oleh Ti⁴⁺ menyebabkan penurunan parameter kisi a dan b, sementara itu parameter kisi c mengalami peningkatan yang dapat dikaitkan dengan jari-jari ionic Ti⁴⁺ yang lebih kecil dibandingkan ion Sn⁴⁺ dengan bilangan koordinasi yang sama. Spektrum reflektansi masing-masing sampel diperoleh dari pengukuran UV-Vis Diffused reflectance spectrometry. Puncak absorpsi untuk sampel SSTO-0 teramati pada panjang gelombang 238 nm, sedangkan puncak absorbansi mengalami pergeseran ke 224 nm pada SSTO-0.02. Sementara itu, puncak absorbansi dengan intensitas rendah juga teramati disekitar panjang gelombang 300 nm pada sampel SSTO-0.02. Spektrum fotoluminesensi (PL) dari SSTO-0.02 yang dieksitasi dengan radiasi sinar UV (????_ex = 254 nm) menunjukkan puncak emisi lebar pada rentang 350 nm hingga 550 nm. Berdasarkan hasil analisis ini diketahui bahwa ion Ti⁴⁺ pada struktur kristal berperan sebagai pusat luminesensi yang menghasilkan emisi biru.

Kata kunci:

Analisis struktur, refinement, absorpsi, energi celah pita, fotoluminesensi

ABSTRACT

       In this work, we have studied the structural evolution, absorption, and photoluminescence (PL) spectra of the Sr₂Sn_1-xTi_xO₄ (SSTO-x, x = 0.00 dan 0.02)  solid solution synthesized using the solid-state reaction method. The X-ray diffraction analysis confirmed that all samples possess similar diffraction patterns to Sr₂SnO₄. Some studies reported that Sr₂SnO₄ has three polymorphs with the space groups of I4/mmm, Bmab, and Pccn. In order to confirm the structure of each solid solution, we analysed the X-ray powder diffraction pattern using the Le Bail method based on three reported space groups. Refinement analysis confirmed an orthorhombic polymorph with Pccn space group in all samples according to Figure-of-Merits, which had a lower residual profile (Rp and Rwp) and Goodness-of-Fit (?2). The introduction of Ti⁴⁺ on Sn^4+-sites led to the reduction of lattice parameters a and b, while lattice parameter c became larger, owing to smaller Ti⁴⁺ radii compared to larger Sn⁴⁺ with the same coordination number. The reflectance spectra of all samples were collected from a UV-Vis Diffuse reflectance spectrometer. The absorption peak was observed at 238 nm for SSTO-0 and then shifted to 224 nm for SSTO-0.02. In addition, a new absorption peak was observed at about 300 nm for samples with Ti⁴⁺ substitution. The photoluminescence (PL) spectrum of SSTO-0.02 excited by UV radiation (????_ex = 254 nm) shows a broad emission peak in the range of 350 ? 550 nm. These results show that the Ti⁴⁺ ion is responsible for the luminescence centre for blue emission in this material.

Keywords:

Structural analysis, refinement, optical absorption, bandgap energy, photoluminescence