Caracterización de materiales nanoestructurados dopados con tierras raras por conversión ascendente de frecuencias

Abstract

Sintetiza las nano partículas de (LaF3)0.75Er0.0325Yb0.3225 y ( ) 3 3 LaF3 0.75Er0.015Yb0.235 utilizando el método de coprecipitación química y sometidas a tratamiento térmico de 200 °C, 400 °C y 600 °C, respectivamente, durante 2 horas. La estructura de cada muestra fue analizada a través de la técnica de difracción de rayos X (DRX) y modelamiento RIETVELD por parámetros fundamentales usando el software TOPAS. El tamaño de los cristalitos se determinó a nivel nanométrico (entre 11.9 nm y 140.7 nm) y se verifico el aumento del tamaño a medida que la temperatura del tratamiento térmico se incrementaba. Se pudo verificar el cambio de estructura hexagonal a romboédrica para las muestras sometidas a 600 °C de temperatura y un aumento significativo en la cristalinidad de las muestras por efecto del tratamiento térmico. Se pudo establecer que el método de coprecipitación química utilizado en la preparación de las muestras logro la formación de nano partículas, que era lo que se requería para afrontar el presente estudio. Las muestras fueron sometidas a análisis SEM-EDS. Las imágenes SEM-EDS muestran los efectos descritos y proporcionan una vía para corroborar el crecimiento de las partículas (entre los 538nm y 778nm), así como para obtener la composición elemental de las muestras. Del análisis EDS se pudo corroborar que no existen impurezas en las muestras preparadas. Se han tomado espectros Raman de las muestras que han corroborado una baja energía fonónica de las mismas (entre 1 360 cm and 1 608 cm ), asegurando así que la perdida de las propiedades de emisión de los estados excitados de los iones lantánidos en las muestras por el efecto de quenching y otros no radiativos sea mínima. Seguidamente, se presenta el análisis de emisión de las muestras, donde se verifica que el tratamiento térmico influye directamente en las propiedades luminiscentes. Se han caracterizado los espectros de emisión obteniéndose los estados de emisión. Luego se ha presentado el estudio de la potencia de excitación y la emisión de las muestras con el objetivo de determinar el número de fotones que intervienen en las transiciones. Se ha corroborado que el proceso de CAF (conversión ascendente de frecuencias), es el que prevalece durante la emisión. Dicho esto, se presentan los posibles diagramas de transferencia de energía entre los niveles del erbio e iterbio, que explican las emisiones en el azul. Verde y rojo. Se determinó que para ciertas transiciones, el número de fotones involucrados fue de 2 (emisión en el verde y rojo) y para el azul hemos determinado un proceso de 3 fotones. Finalmente, se tomaron las medidas del tiempo de vida media y a partir de las gráficas se determinó con ayuda del ORIGIN PRO 2023 los tiempos de emisión, todos estos tiempos están en la escala de micro segundos.