Conversão ascendente de energia dos íons Er3+ e Tm3+ co-dopados com Yb3+ em amostras vítreas sintetizadas via sol-gel e excitadas por radiação infravermelha

Conversão ascendente de energia dos íons Er3+ e Tm3+ co-dopados com Yb3+ em amostras vítreas sintetizadas via sol-gel e excitadas por radiação infravermelha

Discente: 
Magda Cristina Pedroza Tavares
Orientador: 
Ernande Barbosa da Costa
Artur da Silva Gouveia Neto
Luciano Avallone Bueno

A pesquisa desenvolvida visa geração das cores primárias (azul, verde e vermelho) e de luz branca pelo processo de conversão ascendente de energia em amostras preparadas via sol-gel em sistemas de SiO2-PbF2 (fluorosilicato de chumbo) dopados com Er3+, Er3+-Yb3+, Tb3+-Yb3+, Tm3+-Yb3+ e Er3+-Tm3+-Yb3+. As amostras foram excitadas com laser diodo no infravermelho (980nm). O comprimento de onda e a intensidade relativa das luminescências obtidas foram analisadas em função da concentração dos íons terras raras presentes nas amostras e da temperatura de tratamento térmico. Nas amostras dopadas com Er3+ e Er3+-Yb3+, foram obtidas emissões nas regiões do verde e vermelho, correspondendo as bandas de emissões centradas em 522, 546 e 660nm nas transições 2H11/2 → 4I15/2, 4S3/2 → 4I15/2 e 4F9/2 → 4I15/2 do Er3+, respectivamente. Algumas apresentaram emissões pouco intensas no azul (408nm), correspondendo a transição 2H9/5 → 4I15/2. Nessas amostras, a intensidade relativa de emissão no vermelho (660nm) em relação a emissão no verde (546nm) apresentou uma tendência de crescimento com o aumento simultâneo da concentração dos íons Er3+ e da temperatura de tratamento térmico. Verificou-se ainda que a introdução do íon Yb3+ (5% em mol) alterou o perfil espectral da maioria dessas amostras em relação aquelas que não foram dopadas com esse íon, resultando, com isso, numa mudança de tonalidade na cor emitida, como também num aumento significativo na intensidade da emissão de boa parte dessas. Nas amostras dopadas com Tb3+-Yb3+, foram obtidas emissões nas regiões do azul, verde, amarelo e vermelho, correspondendo as bandas de emissões centradas em 489, 543, 585 e 620nm nas transições 5D4 → 7F6, 5D4 → 7F5, 5D4 → 7F4 e 5D4 → 7F3 do Tb3+, respectivamente. Nessas amostras, a intensidade da emissão no verde (543nm) predominou em relação a intensidade das outras bandas de emissões, exibindo, portanto, uma tonalidade verde. Nas amostras co-dopadas com Tm3+-Yb3+, foram obtidas emissões nas regiões do azul e vermelho, correspondendo às bandas de emissões centradas em 479 e 649nm nas transições 1G4 → 3H6 e 1G4 → 3F4 do Tm3+, respectivamente. Observou-se ainda, na maior parte dessas amostras, bandas de emissões no azul e vermelho centradas em 451 e 658nm, correspondendo as transições 1D2 → 3F4 e 3F2 → 3H6, respectivamente. Nessas amostras, a intensidade da emissão no azul (479nm) predominou em relação a intensidade das outras bandas de emissões, exibindo, portanto, uma tonalidade azul. Visando a emissão de luz branca, preparou-se uma amostra triplamente dopada com Er3+-Tm3+-Yb3+ seguindo uma metodologia alternativa. Para isso, misturou-se homogeneamente os pós correspondentes as amostras co-dopadas/tratadas a 5%Er3+-5%Yb3+/400oC e 0,5%Tm3+-2,5%Yb3+/400oC na proporção em massa de 13% e 87%, respectivamente; sendo assim obtida a emissão de luz com tonalidade muito próxima ao branco perfeito. O espectro medido para a amostra resultante dessa mistura apresentou um perfil com ótima concordância com o espectro encontrado a partir da sobreposição dos espectros das amostras co-dopadas/tratadas a 5%Er3+-5%Yb3+/400oC e 0,5%Tm3+-2,5%Yb3+/400oC.