Síntesis y caracterización de ZnO:X (X= Li, Eu) y estudio de sus propiedades luminiscentes

Abstract

En este trabajo se llevó a cabo la síntesis de nuevos fósforos de ZnO:Li y ZnO:Eu, mediante un método químico de precipitación controlada, y se estudió el efecto del dopante sobre sus propiedades termoluminiscentes respecto a las de ZnO. El tratamiento químico con litio se llevó a cabo con cloruro de litio, usando concentraciones de 1.5 %, 3 % y 5 % en peso (ZnO:Li 1.5%, ZnO:Li 3% y ZnO:Li 5%). Para el dopaje con europio se utilizó cloruro de europio con concentración de 1 % en peso (ZnO:Eu 1%). Los polvos obtenidos se sometieron a tratamientos térmicos a 700 °C, 800 °C y 900 °C durante 24 h en atmósfera de aire. Los patrones de difracción de rayos X de los materiales obtenidos indican que todos presentan una estructura hexagonal tipo zincita. Los espectros de FL mostraron que el Eu y el Li se incorporaron a la estructura cristalina de ZnO. El ancho de la banda de energía prohibida de ZnO, ZnO:Li y ZnO:Eu resultó ser muy similar, con un valor de 3.22- 3.24 eV, mostrando que no se produjeron cambios significativos en el ancho de la banda de energía prohibida debido a la incorporación del Eu y Li en la estructura cristalina de ZnO. El ZnO dopado con Li al 5 % presentó una buena señal de termoluminiscencia (TL) con un máximo localizado a una temperatura ideal para ser utilizado en dosimetría de radiaciones. Asimismo, presentó una respuesta a la dosis con tendencia lineal en el intervalo de 50 a 1600 Gy. El material mostró un comportamiento anómalo en los estudios de reusabilidad debido al incremento de la sensibilidad entre cada ciclo de irradiación-lectura de TL. El ZnO dopado con Eu al 1 % presentó una curva de brillo con tres máximos. Uno de los máximos se encuentra a temperatura adecuada para dosimetría de radiaciones y el material exhibió un comportamiento lineal en el rango de dosis de 1.0 a 100 Gy, el cual es ideal para ser utilizado específicamente en radioterapia. Adicionalmente, el estudio de reusabilidad reveló una buena respuesta para este material ya que en diez ciclos repetitivos de irradiación- lectura de TL tuvo una sensibilización del 10 % y además presentó un bajo desvanecimiento de la señal al almacenar el material en condiciones ambientales con una dosis mínima detectable de 84 mGy.