Sviluppo del metodo urea glass-route per la preparazione di nanoparticelle di Ce:YAG

Abstract

I materiali a base di yttrium aluminum garnet (YAG) drogato con ioni lantanidi hanno suscitato negli ultimi anni notevole interesse per le loro importanti applicazioni tecnologiche nel campo dei dispositivi optoelettronici quali laser, LED, display e scintillatori per i raggi X. In particolare, lo YAG drogato con ioni Ce(III) è utilizzato, in combinazione ai semiconduttori di nitruro di gallio (GaN) o indio e gallio (GaInN), per la realizzazione di LED a luce bianca1. Il miglioramento delle performance di questi dispositivi è vincolato all’ottimizzazione, in termini di proprietà, dei materiali che lo compongono. Una delle strategie consiste nel preparare nanoparticelle (np) di Ce:YAG con dimensione e morfologia controllata. È stato infatti dimostrato che le proprietà ottiche di tale materiale sono strettamente correlate alla dimensione e alla morfologia2. In tale ottica, la messa a punto di nuove strategie di sintesi che portano all’ottenimento di np con le caratteristiche desiderate è di fondamentale importanza. Lo scopo di questo lavoro consiste nella messa a punto di un metodo di sintesi poco costoso, one step ed estensibile su larga scala che porti alla formazione di np isolate di Ce:YAG con dimensioni e morfologia controllata. Le np di Ce:YAG sono state preparate mediante l’urea glass-route3, il quale procede attraverso la formazione di complessi gel fra i metalli e l’urea e la calcinazione alla temperatura appropriata. La sintesi è stata condotta a differenti rapporti molari R di urea/metalli. Sono state studiate sia la struttura, la morfologia e le proprietà ottiche delle particelle ottenute che i complessi gel al fine di comprendere il ruolo dell’urea nella formazione della fase garnet. Il risultati indicano che la formazione dei complessi e la temperatura di calcinazione appropriata sono strettamente correlati al rapporto R. E’ stata inoltre riscontata una dipendenza tra R e struttura, dimensione e morfologia delle np. Riferimenti bibliografici 1 Tucureanu, V., Matei, A., & Avram, A. M. Opto-Electronics Review, 23(4), (2015) 239–251. 2 Djaoued, Y., Ozga, K., Wojciechowski, A., Reshak, A.H., Robichaud, J., Kityk, I.V., Journal of Alloys and Compounds 508 (2010) 599. 3 Giordano, C., Erpen, C., Yao, W.T., Milke, B., Antonietti, M., Chemistry of Materials, 21(21), (2009) 5136.