Luminescência e estrutura dos nano cristais de LaF3:Ln3+ (Ln3+ = 5%Tb3+ ou 5%Eu3+): mistura de estado solido para obtenção de luz ajustável por cor no verde-vermelho
Data
2021-12-01
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Resumo
Nanocrystals co-dated with the Tb3+ and Eu3+ ions have been of interest to many researchers
for obtaining color-adjustable light from yellowish green to red-orange and for obtaining
white light-emitting diodes in recent years. In these systems, the energy transfer between Tb3+
as an activator and Eu3+ as a sensitizer is exploited for the development of functional optical
materials. In this work, the host, the LaF3 nanocrystal, is doped with 5% Tb3+ or 5% Eu3+ and
heat-treated at 500°C for 3h [2] and mixed in proportions ranging from 15 to 85% of the rare
earth. The mixtures were excited at 377 nm and their emissions spectra were investigated bymainly considering the emission bands at 548 nm of Tb3+ and 596 nm of Eu3+ which could be
used to generate the adjustable light in the green to red spectral region which showed an
excellent potential for emissions in this spectrum band with no evidence of radiative energy
transfer and with transitions in levels. Moreover, the structures of the nanoparticles were
investigated to confirm their monophasic crystalline nature and the effectiveness of the thermal
treatment and it was found the formation of a nano particles with an average size of 15 nm and
a surface free of pores and roughness. The lifetimes of the excited state were also measured for
the proposed mixed systems, which remained with values between 53 to ≈ 93 µs for the 548
nm emission of Tb3+ and from ≈ 19 to ≈ 28 µs for the 596 nm emission of Eu3+, in order to
investigate possible energy transfers between two rare earth species and to understand how this
could affect the generation of color-adjustable light.
Descrição
Nano cristais codopados com os íons de Terra Rara Tb3+ e Eu3+ em hospedeiros cristalinos tem
sido interesse de muitos pesquisadores para obtenção de luz ajustável por cor no verdeamarelado ao vermelho-alaranjado e para obtenção de diodos emissores de luz branca nos
últimos anos. Nesses sistemas os fenômenos de Transferência de Energia entre o ativador Tb3+
e sensibilizador Eu3+ são explorados ao máximo para o desenvolvimento de materiais óticos
funcionais. Neste trabalho o hospedeiro, o nano cristal, LaF3 foi dopado isoladamente com 5%
Tb3+ ou 5% Eu3+, tratados termicamente à 500° C por 3h e misturados em proporções que
variam de 15 a 85% do Terra Rara, as misturas foram excitadas à 377 nm e suas emissões foram
investigadas as emissões em 548 nm do Tb3+ e 596 nm de Eu3+ afim de alcançar a luz ajustável
por cor, os sistemas de misturas apresentam a variação verde – vermelho que mostraram um
excelente potencial para emissões nessa faixa do espectro sem evidencia de transferência de
energia radiativa e com transições nos níveis, também foram investigadas as estruturas das nano
partículas dopadas com o íon Terra Rara isoladamente para confirmar sua natureza cristalina
monofásica e a eficácia do tratamento térmico e constatou-se a formação de nano particular
com tamanho médio de 15 nm e uma superfície livre de poros e rugosidade. Os tempos de vida
do Estado Excitado também foram medidos para os sistemas de misturas proporcionais, que
ficaram com valores entre 53 a ≈ 93 µs para a emissão de 548 nm do Tb3+ e de ≈ 19 a ≈ 28 µs
para a emissão de 596 nm do Eu3+, com objetivo de investigar possíveis fenômenos de
Transferência de Energia neles e como isso pode afetar a geração da luz ajustável por cor
Palavras-chave
Terras-raras, Nano cristais, LaF3, Tempo de vida
Referência
ASSIS JUNIOR, Itamar Nunes de. Luminescência e estrutura dos nano cristais de LaF3:Ln3+ (Ln3+ = 5%Tb3+ ou 5%Eu3+): mistura de estado solido para obtenção de luz ajustável por cor no verde-vermelho. 2021. 16 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2021.