Propriedades de emissão de conversão ascendente de Er³⁺/Yb³⁺ co-dopado em Y₂MoO₆ e cálculos da teoria de Judd-Ofelt

WU Kunyao ,  

MIAO Zifan ,  

WANG Yanan ,  

LU Yuanyuan ,  

LI Zhao ,  

摘要

Foi preparada uma série de fósforos de conversão ascendente Y₂MoO₆:0.01Er³⁺/xYb³⁺ com diferentes concentrações de íons Yb³⁺ (0,01, 0,03, 0,05, 0,07, 0,09, 0,11) pelo método sólido em alta temperatura. As propriedades de emissão foram estudadas e calculadas por meio de difração de raios X (XRD), microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectros de emissão fluorescente, curvas de decaimento de fluorescência e cálculos de teoria Judd-Ofelt. Os resultados experimentais mostram que Y₂MoO₆:0.01Er³⁺/xYb³⁺ pertence à fase monoclínica, com alta pureza da amostra, e os íons dopantes não alteram a estrutura da matriz. Em um comprimento de onda de excitação de 980 nm, com o aumento do conteúdo de íons Yb³⁺, a intensidade da emissão espectral primeiro aumenta e depois diminui; a intensidade máxima é atingida na concentração de dopagem de 0,09, a amostra emite luz verde e ocorre extinção por concentração. De acordo com a teoria de transferência de energia de Dexter, o principal fator de extinção por concentração é a interação dipolo-dipolo elétrica. A emissão de luz verde ocorre entre 520 e 570 nm, com transições de níveis de Er³⁺ ²H₁₁/₂ → ⁴I₁₅/₂ e ⁴S₃/₂ → ⁴I₁₅/₂. A emissão de luz vermelha ocorre entre 650 e 680 nm, com transição ⁴F₉/₂ → ⁴I₁₅/₂ de Er³⁺. As emissões verde e vermelha pertencem a um processo de dois fótons. Os parâmetros espectrais foram calculados usando a teoria J-O, e com o aumento do conteúdo de íons Yb³⁺, Ω₂ foram 0,16×10⁻²⁰ cm², 0,28×10⁻²⁰ cm², 0,38×10⁻²⁰ cm², 0,39×10⁻²⁰ cm², 0,56×10⁻²⁰ cm² e 0,42×10⁻²⁰ cm², alcançando um máximo em x=0,09. Isso se deve principalmente ao fato de que, nesse ponto, a simetria local do sistema de emissão é a menor, o que aumenta a sobreposição orbital e facilita as transições eletrônicas entre níveis, promovendo o processo de emissão por conversão ascendente.

关键词

Dupla dopagem Er³⁺/Yb³⁺; conversão ascendente; transferência de energia; teoria de Judd-Ofelt

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