Structural characterization, continuous-wave optically stimulated luminescence, and correlation between thermoluminescence and EPR of Ce-doped Ca_2 Al_2 SiO_7 phosphor synthesized by a solid-state reaction method

Abstract

Se ha sintetizado el silicato de aluminio y calcio Ca2Al2SiO7 dopado con diferentes concentraciones de cerio mediante el método de reacción de estado sólido. A partir de resultados de las medidas de difracción de rayos X (XRD) en polvo y utilizando el método de refinamiento Rietveld, se han determinado la fase, la estructura y el tamaño cristalino promedio del material sintetizado. Las emisiones de luminiscencia se han investigado mediante los métodos de luminiscencia estimulada ópticamente (OSL) y termoluminiscencia (TL). Los estudios de TL revelan la presencia de un pico ancho centralizado en 220 °C con una banda de emisión a 410 nm. La intensidad TL de la muestra dopada con 0,1% mol de Ce resultó ser 115 veces mayor que la de una muestra no dopada. Medidas de resonancia paramagnética de electrones (EPR) se ha utilizado para detectar los centros de defectos responsables por el proceso de emisión TL del Ca2Al2SiO7 dopado con Ce. El espectro EPR observado resulta de una superposición de tres centros de defectos, denominados en este trabajo como centros I, II y III. El centro I con valor g de 2.0090 es debido a un ion O^- y presenta líneas de interacción hiperfina con un núcleo cercano con espín 3/2. Este centro tiene correlación con el pico TL en 220 °C. El centro II con un valor g isotrópico de 2,0073 también es atribuido a un ion O^- y se correlaciona con el pico TL dominante en 220 °C. El centro III con un valor g de 2,0076 es debido a un centro F^+ (vacante de oxígeno de ionización simple).