Estudio de las propiedades fotoluminiscentes de nanocompósitos de fósforos nanoparticulados, vidrio silicato reciclado y teluritos para aplicaciones en dispositivos emisores de luz

Abstract

En este trabajo, se han sintetizado nanoparticulas (NPs) de YAG:Ce^3+ (Yttrium Aluminum Garnet, por sus siglas en inglés) mediante el método de sol-gel hidrotermal. Utilizando las NPs de YAG se fabricaron tres series de nanocompósitos (NCs) mediante la tecnología de cosinterización. La primera serie utiliza un vidrio silicato sódico-cálcico proveniente de una botella de vidrio transparente comercial, la segunda y tercera serie se utilizaron polvos de los vidrios TeO2-GeO2-ZnO:xSm^3+ (TGZ:xSm) y TeO2-GeO2-ZnO:xEu^3+ (TGZ:xEu). Además, se fabricaron recubrimientos con las NPs de YAG y el vidrio TGZ:xSm. La primera serie utilizo concentraciones de fosforo en el rango de 2.5 a 15% en peso y se sinterizaron a 800 y 900°C. La segunda serie uso vidrios con iones de Sm^3+ en una relación de masa 95/5 (vidrio/YAG) y se sinterizaron a 350°C. La tercera serie utilizo vidrios con iones de Eu^3+ en una relación de masa y temperatura igual a los NCs de la segunda serie. Los recubrimientos se fabricaron sobre un sustrato de vidrio de borosilicato utilizando una mezcla de etanol y polvos de los NCs de la segunda serie y se sinterizaron a 500°C. los análisis de difracción de rayos X (DRX) y fotoluminiscencia (FL) de las NPs de YAG mostraron tamaños alrededor de los 100nm y emisiones en las regiones verde-amarilla. Los análisis de DRX y FL de la primera serie de NCs mostraron que las NPs de YAG se conservan a temperaturas de sinterización de 900°C y los espectros de emisión de iones Ce^3+ combinados con la luz azul exhiben un ajuste de color relacionado con la concentración de fosforo y la temperatura de sinterización. También, se observaron cambios en la tonalidad desde la luz blanca fría hacia la región verde amarillenta. La segunda serie de los NCs presentó formaciones de fases de β-Te y γ-Te metálicos en la matriz de vidrio TGZ. La FL tomada a longitudes de onda de excitación de 340 nm y 460 nm mostró que la tonalidad de emisión se desplaza hacia la región amarilla con respecto a las NPs de YAG. Igualmente, se identificó que los iones Sm^3+ son excitados por una posible absorción de las emisiones de iones Ce^3+ en un proceso de transferencia radiactiva. La tercera serie de NCs presento emisiones desplazadas desde rojo-naranja hasta la región azul. Los análisis de FL que se obtuvieron para los recubrimientos mostraron que la emisión de color naranja-amarilla se desplaza hacia la luz blanca cálida bajo la excitación de un UV-LED y utilizando el LED azul el color de emisión está en la región de la luz blanca cálida y luego cambia hacia el verde a medida que aumenta la concentración de iones de SM^3+.