“Estudio de la luminiscencia del SrGe4O9:Er,Yb con aplicación en iluminación por estado sólido”

publicaciones

M.C. David Alejandro Chávez Campos

 

RESUMEN

En el trabajo correspondiente a esta tesis doctoral se obtuvo el material luminiscente SrGe4O9 dopado con iones de Er3+ e Yb3+ con emisión en verde y amarillo. Se utilizó la técnica de síntesis por combustión y se aplicó un tratamiento térmico de 1100 °C por 6 horas, se sintetizó una muestra sin dopar y se prepararon muestras dopadas con porcentaje molar fijo de 1.0% mol de Er3+ y porcentaje molar de Yb3+ de 2.0, 3.0, 5.0, 8.0 y 10.0 % mol. Por medio de Difracción de Rayos X se determinó que la fase obtenida fue SrGe4O9 con estructura cristalina trigonal y grupo espacial P321. La caracterización morfológica se realizó a través de la técnica de microscopía electrónica de barrido, obteniendo que las partículas del SrGe4O9:Er,Yb son de forma irregular y se encuentran en un rango de tamaños de 0.2 μm a 35 μm. El análisis de la luminiscencia indica que se presentan dos bandas de emisión, una centrada en 551 nm (verde) y otra centrada en 662 nm (rojo) bajo excitación de un láser de 980 nm. Las transiciones electrónicas que explican este fenómeno son asociadas al ion de Er3+, que actúa como activador, el ion de Yb3+ actúa como sensibilizador. Es perceptible un efecto de sintonizado de verde a amarillo conforme se incrementa la concentración molar de Yb3+, la muestra con mayor emisión corresponde a la concentración de 8.0% mol de Yb3+. La banda dominante en las muestras con dopaje menor a 5.0% muestran una banda verde con intensidades superiores a la banda en rojo, a partir de la muestra dopada con Yb3+ al 5.0% la banda roja presenta intensidades mayores. Como resultado de esto, las coordenadas de color CIE indican una transición del verde al amarillo. Se realizaron también mediciones de los espectros FTIR y se encontró la ausencia de grupos OH en la superficie de la estructura cristalina, lo que favorece la perdurabilidad luminiscente del material, siendo una propiedad clave para su posible aplicación en dispositivos de iluminación por estado sólido. xx

 

ABSTRACT

In the work corresponding to this dissertation, the luminescent material SrGe4O9 was produced, doped with Er3+ and Yb3+ ions with green and yellow emission. The combustion synthesis technique was used and a post-annealing treatment of 1100 °C was applied for 6 hours, an undoped sample was synthesized and doped samples were prepared with a fixed molar percentage of 1.0% mol of Er3+ and molar percentage of Yb3+ of 2.0, 3.0, 5.0, 8.0 and 10.0 mol%. The X-ray Diffraction analysis determined that the phase obtained was SrGe4O9 presenting trigonal crystalline structure and space group P321. The morphological characterization was carried out through the scanning electron microscopy technique, obtaining that the SrGe4O9:Er,Yb particles are irregular shaped and sizes in the range of 0.2 μm – 35 μm. Luminescence analysis indicated that two emission bands are present, one centered at 551 nm (green) and the other centered at 662 nm (red) under excitation of a 980 nm laser. The electronic transitions that explain this phenomenon are associated with the Er3+ ion, which acts as an activator, the Yb3+ ion acts as a sensitizer. A tuning effect from green to yellow is perceptible as the molar concentration of Yb3+ increases, the sample with the highest emission corresponds to the concentration of 8.0% mol of Yb3+. The dominant band in the samples with doping less than 5.0% show a green band with intensities higher than the red band, from the sample doped over 5.0% Yb3+ the red band shows higher intensities. As a result of this, the CIE coordinates indicate a transition from green to yellow. The FTIR spectra were also carried out and the absence of OH groups on the surface of the crystalline structure was found, which favors the luminescent durability of the material, being a key property for its possible application in solid-state lighting devices.

 

“Estudio de la luminiscencia del SrGe4O9:Er,Yb con aplicación en iluminación por estado sólido”


COMPARTE