Efecto del Tm³⁺ en la luminiscencia de LaSrAlO₄:Er³⁺,Yb³⁺, xTm³⁺

Abstract

Los materiales luminiscentes LaSrAlO₄:Er³,Yb³⁺,xTm³⁺ fueron sintetizados mediante combustión en solución a 600 °C, seguida de un tratamiento térmico a 1100 °C durante 6 h, para estudiar el efecto de Tm³⁺ sobre la transferencia de energía y la emisión por conversión ascendente. La concentración de Tm³⁺ (x) se varió de 1 a 5 mol%, mientras que Er³⁺ y Yb³⁺ se fijaron en 1.0 y 2.0 mol%, respectivamente. Los patrones de difracción de rayos X confirmaron la formación tetragonal de LaSrAlO₄, en concordancia con JCPDS No. 24-1125, incluso a mayores concentraciones de Tm³⁺. Se identificaron fases minoritarias inferiores al 7%, asociadas con óxidos de lantano y aluminio. EDS confirmó la presencia de Er, Yb y Tm. Bajo excitación de 980 nm, las muestras presentaron emisiones en 528, 548, 651, 664, 800, 847 y 854 nm. Las emisiones verdes a 528 y 548 nm corresponden a ²H₁₁/₂ → ⁴I₁₅/₂ y ⁴S₃/₂ → ⁴I₁₅/₂ del Er³⁺. Las emisiones rojas entre 651–664 nm se atribuyen a ⁴F₉/₂ → ⁴I₁₅/₂ del Er³⁺, con posible contribución de ¹G₄ → ³F₄ del Tm³⁺ cerca de 650 nm. La emisión cercana a 800 nm corresponde a ³H₄ → ³H₆ del Tm³⁺, mientras que las bandas de 847–854 nm se relacionan con ⁴S₃/₂ → ⁴I₁₃/₂ del Er³⁺ y además por desdoblamiento Stark y solapamiento. La incorporación de Tm³⁺ disminuyó significativamente las emisiones verde y roja del Er³⁺ e incrementó también relativamente la emisión infrarroja, evidenciando competencia por la energía transferida por Yb³⁺. La muestra con 1 mol% de Tm³⁺ mostró mayor respuesta a 800 nm, indicando una transferencia eficiente Yb³⁺ → Tm³⁺ frente a Yb³⁺ → Er³⁺. Así, bajas concentraciones de Tm³⁺ cambian la distribución energética, favoreciendo sus emisiones y suprimiendo parcialmente las del Er³⁺. Esta competencia energética dificulta una co-emisión balanceada Er³⁺/Tm³⁺ y limita la generación de emisión blanca.

Keywords: Conversión ascendente; transferencia de energía; LaSrAlO₄