| Resumo: |
O
objetivo deste trabalho foi desenvolver vidro aluminosilicato de
cálcio dopado com Ti3+ com a perspectiva de se obter alta taxa
de emissão luminescente no visível, e dopado com Ce3+
para geração de luz branca inteligente. Várias
técnicas espectroscópicas foram empregadas para se
avaliar como o processo de fusão, a composição do
vidro base e a concentração dos dopantes influenciaram as
propriedades luminescentes das amostras. As composições
desenvolvidas foram (% em massa): 31,4-47,4 de CaO; 25,5 – 41,5
de Al2O3; 7-39 de SiO2 e 4,1 de MgO. Para obter amostras com Ti3+ ou
Ce3+ a fusão foi realizada a vácuo e com diferentes
concentrações dos óxidos TiO2 e CeO2. Para as
amostras dopadas com TiO2. Os resultados mostraram uma intensa
luminescência em 650 nm, que só ocorreu nas amostras com
baixa concentração de sílica. Além disso,
esta emissão apresentou um tempo de vida longo, de ~170µs
em temperatura ambiente e de ~2ms em 77K. Este valor na temperatura
ambiente é aproximadamente duas ordens de grandeza maior do que
aqueles relatados na literatura para outros vidros dopados com Ti3+ ou
para os monocristais comerciais de Ti:safira. Os estudos
espectroscópicos foram então realizados para se elucidar
esse comportamento da luminescência das amostras com Ti3+. A
partir dos resultados espectroscópicos foi possível
propor um modelo para explicar os mecanismos envolvidos no processo de
luminescência, o qual prevê que o tempo de vida longo pode
ser associado ao aprisionamento dos elétrons excitados por
defeitos estruturais do vidro, seguido por relaxação via
recombinação de defeito. No caso das amostras dopadas com
CeO2 observamos emissão em torno de 410nm para
excitações entre 270 e 350nm e outra em torno de 550nm,
para excitações em 405nm. Essas duas emissões
foram atribuídas ao íon Ce3+ em dois grupos de
sítios distintos na estrutura do vidro. Essa emissão no
amarelo ainda não tinha sido observada em vidros e mais uma vez,
como ocorreu para o titânio, foi intensa somente nas amostras com
baixa concentração de sílica. A partir das medidas
de luminescência resolvida no tempo foi possível analisar
as coordenadas de cromaticidade desta emissão na região
de 550nm, que combinadas com as emissões de LEDs em 365 e/ou
405nm podem ser empregadas para geração de luz branca de
cores e intensidades sintonizáveis, ou seja, para
obtenção de fonte de luz branca inteligente. Em
conclusão, demonstramos que somente o vidro com baixa
concentração de sílica e fundido a vácuo
apresenta intensa luminescência tanto dos íons Ti3+ como
dos Ce3+, o que provavelmente se deve à natureza da estrutura e
do campo ligante desta composição. Estes sistemas
poderão proporcionar novas aplicações para este
sistema, como emissão laser sintonizável no
visível e geração de luz branca inteligente.
Palavras chaves: Vidros. Luminescência. Luz Branca |
