Filmes LBL luminescentes de Ba2SiO4 dopado com terras raras obtido via sol-gel para aplicação em LEDs brancos

Resumo

Fontes de luz branca a partir de diodos emissores de luz (LEDs) são consideradas a próxima geração da iluminação devido à elevada eficiência de emissão, maior tempo de vida útil, maior reprodutibilidade da luz emitida, diminuição de emissão de radiação UV e temperaturas relativamente menores de funcionamento em comparação a lâmpadas fluorescentes e incandescentes. Nos LEDs, a luz branca é obtida pela combinação de luminóforos vermelhos, verdes e amarelos além de uma camada emissora azul e quando emitem luz simultaneamente geram ao observador uma sensação de luz branca. Luminóforos dopados com íon terras raras (grupo dos lantanídeos incluso escândio e ítrio), como Ba2SiO4:Eu3+, Ba2SiO4:Tb3+ e Ba2SiO4:Eu3+,Tb3+ apresentam potencial para serem aplicados como componentes da camada emissora de LEDs brancos, além de telas de displays, imageamento celular, lasers de estado sólido ou sensores químicos. A aplicação de íons terras raras em materiais luminescentes geralmente está associada à habilidade de substituir cátions com propriedades semelhantes em matrizes inorgânicas como silicatos. Os silicatos são grupos de compostos inorgânicos a base de silício e oxigênio que podem ser classificados segundo a forma como os tetraedros de SiO44- se ligam entre si, formando uma rede cristalina que pode ser deformada devido a presença de um íon dopante, como por exemplo o Eu3+ ou Tb3+. Os silicatos mais simples, os ortossilicatos, são construídos por unidades tetraédricas de SiO44- isoladas e a neutralidade elétrica é fornecida por cátions regularmente espaçados ao longo da cadeia. A síntese de um luminóforo a base de silicatos, como os materiais propostos no trabalho, pode ser realizada pela via sol-gel, um processo bastante aplicado para a síntese de materiais com propriedades ópticas a temperaturas relativamente baixas. O processo sol-gel apresenta grande importância em várias linhas de pesquisa, pois permite a obtenção de uma série de materiais tais como cerâmicas, fibras, filmes finos e vidros. Os materiais propostos obtidos pela via sol-gel podem ser utilizados na fabricação de filmes finos via técnica layer-by-layer, gerando um sistema que pode ser aplicado na camada emissora de LEDs brancos, além de telas de televisores ou computadores. Dessa forma, no presente trabalho, tem-se como objetivo investigar as propriedades estruturais, morfológicas e espectroscópicas de silicatos dopados com Eu3+ ou Tb3+ e codopados com Eu3+ e Tb3+ em diferentes porcentagens, sintetizados via sol-gel a partir de acetato de bário e TEOS (tetraetoxisilano). Após a síntese e modulação das propriedades dos sistemas, visa-se também a fabricação de filmes finos luminescentes nanoestruturados utilizando a técnica layer-by-layer e o polímero catiônico PAH (Polialilamina hidroclorada) visando aplicação como camada emissora de LEDs brancos ou então em displays de celulares, computadores ou aparelhos televisores.