Widely dual tunable visible and near infrared emission in Pr3+-doped yttrium tantalate: Pr3+ concentration dependence on radiative transitions from P-3(0) to the D-1(2)

Autor(es)

Labaki, H. P. ^[1] ; Borges, F. H. ^[1] ; Caixeta, F. J. ^[1] ; Goncalves, R. R. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Dept Quim, FFCLRP, Lab Mat Luminescentes Micro & Nanoestruturados Ma, BR-14040901 Ribeirao Preto, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Luminescence; v. 236, AUG 2021.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

A dual tunable visible (reddish, orangish, blueish and white emission) and near infrared energy conversion in Pr3+-doped yttrium tantalate prepared by sol-gel method were observed depending on the ratio of radiative transitions from the P-3(0) and D-1(2) excited states. The Pr3+ concentration influences the crystallization process of cubic Y3TaO7 and monoclinic M'-YTaO4 crystalline phases as attested by X-ray diffraction and Raman spectroscopy. Increasing the lanthanide concentration, the Y3TaO7 crystalline phase is stabilized, delaying the formation of the M'-YTaO4 one. Spectroscopic studies revealed a pronounced near-infrared (NIR) emission of Pr3+ ions, ascribed to D-1(2)-> F-3(3,4) transition, under ultraviolet (UV) and visible excitation. Changes in the emission profile were also noticed and could be correlated with the crystalline structure. A reduced multiphonon relaxation from the P-3(0) to the D-1(2) was observed due to the low phonon energy of the host. An intense blue emission (P-3(0)-> H-3(4)) was detected, which is increased in comparison to the red emission, for higher dopant concentration. Samples containing the highest Pr3+ concentration (5.0 mol %) exhibited a luminescence quenching on the visible and NIR transitions from the D-1(2) level indicating the influence of a cross-relaxation process on depopulating the D-1(2) level and tuning the color emission. All the above-mentioned structural and luminescent properties make these yttrium tantalates potential candidates for Photonic applications, especially as red-orangewhite-blue light emitters and as energy converters for the enhancement of commercial Si solar cell efficiency. (AU)

• Processo FAPESP: 17/10423-7 - Materiais nanoestruturados à base de Nb2O5 e Ta2O5 dopados com terras raras e com emissão de banda larga na região do infravermelho próximo para aplicação em Fotônica como amplificadores ópticos e conversores de energia
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• Processo FAPESP: 20/05319-9 - Plataformas multifuncionais a base de materiais nanoestruturados luminescentes dopados com íons lantanídeos com potencial aplicação em fotônica e teranóstica
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• Processo FAPESP: 18/04587-0 - Tantalatos e Niobatos de ítrio dopados com íons terras raras com emissões na região do visível e infravermelho próximo para Aplicações em Fotônica
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• Linha de fomento: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Processo FAPESP: 19/25991-6 - Estudo dos processos de conversão ascendente de energia em materiais nanoestruturados à base de GeO2-Ta2O5 dopados com terras raras com elevado rendimento quântico de emissão
• Beneficiário: Fábio José Caixeta
• Linha de fomento: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/10424-3 - Tantalatos e niobatos de terras raras luminescentes: síntese, propriedades e aplicações em fotônica
• Beneficiário: Fernanda Hediger Borges Ribeiro
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Mestrado