The scandium-admixed advanced garnet scintillators
Project goals
We will prepare the single crystalline (Gd,Sc)3(Sc,Ga,Al)5O12:Ce(Pr),Mg garnet layers and bulk crystals by the LPE and mPD, LFZ technologies, respectively, and study their luminescence and scintillation characteristics focusing on the energy transfer and storage (trapping) processes and participating energy levels of the dopants and host. The nature and role of the involved traps in scintillation mechanism will be revealed. By tuning chemical composition of such solid solutions we apply the “band gap engineering” to inactivate shallow charge carrier traps. The “defect engineering” by codoping and annealing will optimize materials further, e.g. by stabilization of the Cerium dopant in tetravalent charge state. Interconnection between host lattice traps appearance and technological method used will be of special attention. We will measure practically important characteristics and compare the material performance with commercial scintillators in collaboration with our industrial partner to distinguish suitable candidates for technology transfer and commercial production.
Keywords
scintillatorluminescencegarnetbulk single crystalthin filmenergy transfer
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202100005
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
21-17731S
Alternative language
Project name in Czech
Pokročilé scintilátory na bázi scandiem admixovaných granátů
Annotation in Czech
Připravíme monokrystalické vrstvy (Gd,Sc)3(Sc,Ga,Al)5O12:Ce(Pr),Mg granátů metodou LPE a jejich objemové analogy technologiemi mPD a LFZ. Prostudujeme jejich luminiscenční a scintilační charakteristiky s důrazem na procesy přenosu a záchytu energie a polohování zúčastněných energetických hladin emisních center a základního materiálu. Prostudujeme roli materiálových defektů a nábojových pastí v jejich scintilačním mechanismu. Laděním chemického složení v těchto krystalických tuhých roztocích aplikujeme metodu cílené modifikace pásové struktury pro deaktivaci mělkých nábojových pastí. Cílená modifikace defektní struktury kodopováním a porůstovým žíháním materiály dále zoptimalizuje, např. stabilizací ceru v čtyřvalentním nábojovém stavu. Zmapujeme souvislosti mezi vznikem specifických materiálových defektů a použitou technologií, které považujeme za kriticky důležité. Změříme praktické charakteristiky a porovnáme optimalizované materiály s komerčními scintilátory ve spolupráci s průmyslovým partnerem. Vytypujeme kandidáty pro převod do průmyslové výroby a komerční uplatnění.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - secondary branch
10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)
OECD FORD - another secondary branch
20501 - Materials engineering
BH - Optics, masers and lasers
BM - Solid-state physics and magnetism
JG - Metallurgy, metal materials
JP - Industrial processes and processing
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2021
Realization period - end
Jun 30, 2024
Project status
—
Latest support payment
Apr 1, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
11,172 thou. CZK
Public financial support
10,988 thou. CZK
Other public sources
184 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
11 172 CZK thou.
Public support
10 988 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2021 - 30. 06. 2024