Síntesis y procesamiento de zirconato de estroncio dopado con tierras raras para su evaluación luminiscente

Abstract

In this work, strontium zirconate (SrZrO3) perovskites were synthesized using reverse coprecipitation. It was determined that Eu3+ accelerated the formation of this phase, with a relationship observed between the Eu3+ concentration and the consolidation temperature of the orthorhombic phase. This is because europium's ionic radius is closer to that of Sr, causing minimal lattice distortion. In the thermoluminescent characterization, the samples were irradiated with UV light with a wavelength of 254 nm in a dark room. It was observed that the samples doped with low doses of Eu3+ attenuated the thermoluminescent signal compared to undoped samples. However, increasing the concentration to 5% resulted in a stronger signal, due to the higher frequency of the Eu3+ luminescent centers. Samples doped with Dy3+ showed a very significant increase in emission intensity compared to Eu+3. It was observed that the calcination temperature affected the temperature required for electrons to escape from the electron traps. Samples calcined at 900 °C and doped showed greater emission in a temperature range between 250-300 °C. The undoped sample showed greater emission at 250 °C, and the sample doped with 5% Dy3+ showed greater emission between 150-200 °C and 300-350 °C. Samples calcined at 1200 °C and doped with Dy3+ had greater emission between 300-350 °C. The sample doped with 2% Eu3+ showed greater emission at just over 250 °C, and the 5% Eu3+ sample emitted most intensely at 300 °C. On the other hand, the undoped sample showed 3 main curves between 100-150 °C, 200-250 °C and 300 °C. The observed traps correspond to defects associated with oxygen vacancies and local distortions induced by the dopants in the crystal lattice.

En este trabajo se sintetizaron perovskitas de zirconato de estroncio (SrZrO3) empleando coprecipitación inversa. Se determinó que el Eu3+ aceleró la formación de dicha fase, observando una relación entre la concentración de Eu3+ y la temperatura de consolidación de la fase ortorrómbica, ya que el europio se acerca al Sr en radio iónico, provocando una distorsión en la red mínima. Para la caracterización termoluminiscente las muestras se irradiaron con luz UV con longitud de onda de 254 nm en un cuarto oscuro. Se observó que las muestras dopadas con Eu3+ en bajas dosis atenuaron la señal termoluminiscente en contraste a las muestras sin dopante, pero con el incremento al 5% se obtuvo una señal más fuerte, esto por la mayor frecuencia de los centros luminiscentes del Eu3+. Las muestras dopadas con Dy3+ mostraron un incremento en la intensidad de emisión muy relevante con respecto al Eu3+. Se observó que la temperatura de calcinación afectaba a la temperatura requerida para que los electrones pudieran salir de las trampas electrónicas, aquellas muestras calcinadas a 900 °C dopadas mostraron mayor emisión en un rango de temperatura de entre 250-300 °C, la muestra sin dopante mostró mayor emisión a 250 °C, y aquella muestra dopada con un 5% Dy3+ presentó mayor emisión entre 150-200 °C y 300-350 °C. Las muestras calcinadas a 1200 °C dopadas con Dy3+ tuvieron mayor emisión entre 300-350 °C, la muestra dopada con 2% de Eu3+ mostro mayor emisión a poco más de 250 °C, y la de 5% de Eu3+ emitía con mayor intensidad a 300 °C; por otro lado, la muestra sin dopante presento 3 principales curvas entre 100-150 °C, 200-250 °C y 300 °C. Las trampas observadas corresponden a defectos asociados a vacancias de oxígeno y distorsiones locales inducidas por los dopantes en la red cristalina.