Luminiscencia y covalencia en compuestos de CrX (X = Cl, Br, I) dopados con yterbio

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Los ferromagnetos de 2D van der Waals en capas (CrX3, X=Cl, Br, I) muestran una fotoluminiscencia de banda ancha d-d (PL).
• Las impurezas ópticas como el Yterbio (Yb3+) pueden modificar las propiedades del material a través de la luminiscencia.

Objetivo del estudio:

• Investigar las propiedades estructurales y espectroscópicas de CrX3 (X=Cl, Br, I) dopado con Yb3+.
• Comprender la influencia del dopaje de Yb3+ en la fotoluminiscencia de los materiales CrX3.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización estructural de los compuestos CrX3: Yb3+.
• Mediciones de la estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS).
• Espectroscopia de fotoluminiscencia (PL) a baja temperatura (4 K).
• Cálculos basados en el modelo de superposición angular (AOM).

Principales resultados:

• Los iones Yb3+ ocupan sitios octaédricos sustitutivos en redes CrX3 con longitudes de enlace Yb-X ligeramente mayores que las de Cr-X.
• La fotoexcitación en las bandas de transferencia de carga de Cr3+ d-d y ligando a metal (LMCT) sensibiliza eficientemente la emisión de Yb3+ f-f.
• CrCl3:Yb3+ y CrBr3:Yb3+ muestran una emisión típica de Yb3+ y un largo tiempo de desintegración (0,5-1,0 ms).
• CrI3:Yb3+ exhibe una emisión anómala de baja energía Yb3+ y un corto tiempo de desintegración (8 μs) atribuido a una alta covalencia.

Conclusiones:

• El dopaje de Yb3+ convierte efectivamente la banda ancha d-d PL en CrX3 a la emisión de Yb3+ f-f.
• La estructura electrónica de Yb3+ en CrI3:Yb3+ está significativamente influenciada por una fuerte covalencia, lo que lleva a propiedades espectroscópicas únicas.
• Estos hallazgos destacan el potencial del CrX3 dopado con Yb3+ para aplicaciones optoelectrónicas.