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Materiales luminiscentes nanoestructurados con emisión en verde
Nanostructured luminescent materials with green emission
Carlos Eduardo Rodríguez García
Gustavo Alonso Hirata Flores
Acceso Abierto
Atribución
Luminiscencia verde, Aluminatos de europio, Eu2+, Green luminescence, Europium aluminates, Eu2+
En este trabajo se produjeron polvos de materiales luminiscentes nanoestructurados de aluminatos de europio con emisión en verde. Se utilizó la técnica de síntesis por combustión asistida con presión con valores iniciales de 0 hasta 500 psi. Se prepararon precursores impurificados con las concentraciones atómicas (at. %) de europio de x = 1.5 %, 3.0 %, 5.0 %, 10.0 % y 15.0 %. También, se prepararon polvos precursores con relación de razón atómica de 2:1 entre el aluminio y europio. Los precursores fueron tratados a diferentes temperaturas ubicadas en el rango de 1050-1200 °C y en atmósferas de amoníaco o hidrógeno. Por medio de la técnica de difracción de rayos-X se encontró que los polvos reducidos con amoníaco y con concentraciones de 1.5 % y 3.0 % poseen fases de alúminas. Se observó la fase ortorrómbica de EuAlO3 en los polvos reducidos con amoníaco y cuyas concentraciones fueron de 10.0 % y 15.0 %. Los polvos reducidos con hidrógeno mostraron la presencia de la fase de EuAl2O4 con estructura monoclínica. Para el porcentaje 15.0 % de europio se obtuvo un polvo que contiene el 95 % de fase EuAl2O4 con estructura monoclínica. La morfología fue analizada por medio de microscopía electrónica de barrido y de microscopía electrónica de transmisión. Los polvos reducidos con amoníaco y de fase ortorrómbica EuAlO3 mostraron una morfología de nanocristales poligonales facetados con un diámetro promedio de 4.12 nm. Los polvos tratados con hidrógeno y de fase monoclínica EuAl2O4 mostraron una morfología de nanobarras con longitudes entre 100 nm y 250 nm. Se estudiaron detalladamente las propiedades fotolumininscencentes y catodoluminiscentes. La emisión verde consistió de un espectro ancho centrado en 500 nm -525 nm cuando los polvos se excitaron con luz UV y visible en el rango de 360 nm- 450 nm. La luminiscencia verde es producida por las transiciones permitidas 4f7→4f6 5d1 del ión Eu2+. Por otro lado, las mediciones de catodoluminiscencia muestran que la emisión se localiza en λ = 535 nm. Las buenas propiedades fotoluminiscentes que muestran los materiales producidos en este trabajo, los ubica como candidatos potenciales para aplicaciones en diodos emisores de luz blanca (WLEDs) basados en materiales luminiscentes convertidores de luz.
Nanostructured luminescent materials of europium aluminates powders with green emission were produced in this work. Pressure-assisted combustion synthesis was used with initial pressures from 0 to 500 psi. We prepared precursors to produce the europium aluminates powders doped with the europium atomic concentrations of x = 1.5 %, 3.0 %, 5.0 %, 10.0 % and 15.0 %. Also, europium aluminates precursor powders with an atomic ratio between the Al / Eu ratio of 2:1 were prepared. The precursor powders were treated at different temperatures (1050-1200°C) in ammonia or hydrogen atmosphere. X-ray diffraction analysis identified alumina phases in the 1.5 % and 3.0 % Eu-doped aluminates reduced with ammonia. The EuAlO3 phase with orthorhombic structure was identified in the 10.0 % and 15.0 % Eu-doped aluminate powders. The powders reduced with hydrogen showed the presence of the EuAl2O4 monoclinic structure. The 15.0 % Eu-doped aluminate powders reduced with hydrogen contained 95 % of the EuAl2O4 monoclinic phase. Morphology was determined by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The powders containing the orthorhombic EuAlO3 phase and reduced with ammonia showed polygonal and faceted nanocrystals with average diameter of 4.12 nm. The powders treated with hydrogen containing the EuAl2O4 monoclinic phase showed nanorods in the range of 100 nm - 250 nm in length. Photoluminescence and cathodoluminescence were analyzed in detail. The green emission consisted of a centered broadband with maximum emission located in the range of 500 nm - 525 nm when the reduced powders were excited with light ranging from the 360 nm to 450 nm. Green emission is produced by the 4f7, 4f65d1 Eu2+ allowed transitions band. Cathodoluminescence analysis revealed a green broadband emission centered at l = 535nm. Due to the intense green emission, these materials are proposed as candidates for the construction of white light-emitting diodes (WLEDs) based on light converter materials.
CICESE
2011
Tesis de doctorado
Español
Rodríguez García, C.E.2011.Materiales luminiscentes nanoestructurados con emisión en verde.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.128 pp.
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