Pruebas directas para la dinámica de acoplamiento de la superficie y la concentración en nanocristales dopados con...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• La fotónica

Sus antecedentes:

• El apagado de la luminiscencia en los materiales dopados con lantánidos normalmente limita las concentraciones de dopante a <5 mol%, lo que dificulta la eficiencia.
• Las altas concentraciones de dopaje son deseables para mejorar el brillo y el rendimiento del material.

Objetivo del estudio:

• Identificar el mecanismo de apagado de la luminiscencia primaria a altas concentraciones de dopaje.
• Demostrar un método para superar el enfriamiento de la concentración en nanocristales dopados con lantánidos.

Principales métodos:

• Se utilizan nanocristales de núcleo/capa de NaY(Er) F4/NaLuF4 para la pasivación de la superficie.
• Investigación de la migración de energía y las propiedades de luminiscencia a altas concentraciones de erbio (Er3+) (hasta 100 mol%).
• Mejora de la luminiscencia analizada bajo varias longitudes de onda de excitación (980, 800 y 658 nm).

Principales resultados:

• Se ha proporcionado evidencia directa de que el proceso de apagado superficial, y no el de relajación cruzada, es el proceso de apagado dominante a niveles elevados de dopante.
• Se ha logrado un dopaje de Er3+ de 100 mol% en nanocristales de núcleo y caparazón con una concentración de apagado insignificante.
• Se observó una mejora significativa tanto en la intensidad de la luminiscencia ascendente como en la descendente.

Conclusiones:

• El crecimiento de la cáscara epitaxial inerte mitiga efectivamente el apagado de la superficie en nanocristales fuertemente dopados.
• La superación del enfriamiento de concentración abre vías para el diseño de materiales dopados con lantánidos con una eficiencia sin precedentes.
• Las ideas fundamentales sobre los procesos fotofísicos en nanocristales dopados permiten composiciones optimizadas más allá de las limitaciones de volumen.