GERAÇÃO DE COR-LUZ PRIMÁRIA AZUL EM VIDROS FLUORETO DOPADOS COM TÚLIO (III) PARA DISPOSITIVOS DE ALTA RESOLUÇÃO ESPACIAL

José Expedito C. da Silva(PG), Gilberto F. de o Sá(PQ) e Petrus A. Santa-Cruz(PQ)

Laboratório de Vidros e Cerâmicas -Departamento de Química Fundamental

Universidade Federal de Pernambuco - 50740-540 Recife-PE

Palavras-chave: vidro fluoreto, emissão de luz azul, túlio (III)

Introdução: Materiais no estado sólido para geração das cores-luz primárias em linhas espectrais estretias, em especial na região do azul, apresentam grande interesse tecnológico pela potencial aplicabilidade em dispositivos que permitam alta resolução espacial e cromática. Desenvolvemos um material vítreo oxifluoreto multi-dopado com íons lantanídeos, denominado Full-color glass [1, 2], que permite a geração e o controle das cores luz primárias em linhas espectrais estreitas, sob excitação na região do ultravioleta. Uma gama de cores espectrais e não espectriais são obtidas pela variação na concentração dos íons dopantes na matriz vítrea, incluindo a simulação de luz branca. Recentemente uma nova classe de vidros fluoretos multi-dopados vem sendo desenvolvida onde as cores luz primárias são obtidas pela excitação simultânea do material no ultravioleta e infravermelho [3].

Objetivos: Este trabalho apresenta um novo sistema vítreo a base de fluoretos, dopado com o par Tm(III)-Yb(III), com freqüência de fônons da matriz vítrea apropriada para otimização de mecanismos para geração da cor-luz primária azul em linhas espectrais estreitas. As concentrações dos íons dopantes são também ajustadas para um máximo de eficiência para os processos de conversão ascendente e descendente de energia.

Metodologia: As amostras AYBCMYb:Tm desenvolvidas neste trabalho têm composição nominal 30,0AlF₃-20,0CaF₂-18,3YF₃-15BaF₂-9,2MgF₂-7YbF₃-0,5TmF₃, e foram preparadas pela fusão dos fluoretos de alta pureza a 1000^oC em cadinho de carbono vítreo em ambiente de câmara seca com atmosfera dinâmica de argônio. O resfriamento do material em fusão foi feito em molde de cobre pré-aquecido a 350^oC. Os espectros de emissão foram registrados utilizando um espectrômetro Jobin–Ivon Ramanor U-1000 com fotomultiplicadora RCA C31034RF. Como fonte de excitação utilizou-se uma lâmpada de Xe de 150W com monocromador H-10, e um diodo laser de GaAs:Si (1W ajustável, ~1mm-CW).

Resultados: A emissão na região do azul no vidro AYBCMYb:Tm é obtida em dois comprimentos de onda distintos: em 453 nm, atribuída à transição ¹D₂®³F₄, e 477 nm, atribuída à transição ¹G₂®³H₆ do íon Tm³⁺_. A figura 1 mostra o espectro de emissão de Tm³⁺, sob excitação em 360 nm, comparado com a emissão de um fósforo comercial (CRT-SONY^Ò). A transição ¹D₂®³F₄ (453 nm) nesta matriz é predominante, produzindo um espectro bastante simplificado e centrado em região estratégica do diagrama de cromaticidade da CIE, sendo conveniente para geração do componente primário azul em dispositivos RGB. A concentração de íons Tm³⁺ foi ajustada de forma a reduzir os efeitos de auto-supressão de emissão por processos de relaxação cruzada. A figura 2 mostra o espectro de emissão quando o vidro é excitado em 1mm. A transição ¹G₂®³H₆ (477 nm) do Tm³⁺ é observada por conversão ascendente de energia, através de processo de 3 fótons, tendo o Yb³⁺ como sensibilizador. A baixa frequência de fônons da matriz vítrea, da ordem de 635 cm^-1, favorece o processo de transferência por APTE.

Fig.1- Espectro de emissão do vidro AYBCMYb:Tm (excitação em 360nm) comparado ao tubo CRT-SONY comercial.

Conclusões: A matriz vítrea utilizada neste trabalho apresenta elevada transparência na região do ultravioleta próximo, extensivo ao infravermelho (1250 cm^-1), com potencial aplicação como hospedeira de íons opticamente ativos. Os espectros de emissão obtidos por conversão ascendente e descendente de energia no vidro AYBCMYb:Tm apresentam-se bastantes simplificados, com largura espectral relativamente estreita, e intensidade de emissão na região do componente primário azul, obtida por conversão ascendente de energia, conveniente para aplicações em dispositivos com alta resolução cromática e espacial.

Bibliografia:

[1] J. E. C. da Silva, O. L. Malta, G. F. de Sá and P. A. Santa-Cruz, J. Lumin. 72-73, 1997.

[2] J. E. C. da Silva, O. L. Malta, G. F. de Sá and P. A. Santa-Cruz, The Third Int. Conf. on the Science and Techonology of Display Phosphorors, California, Novembro de 1997.

[3] J. E. C. da Silva, G. F. de Sá and P. A. Santa-Cruz, 4^th Brazilian Symposium on Glasses and Related Materials – Ouro Preto (Mg), novembro de 1999.

[CNPq, CAPES, PADCT, FINEP]