Uno studio pubblicato su Frontiers of Optoelectronics[1] mostra come l’utilizzo di nanoparticelle di silice migliori l’efficienza di un fosforo Ba2SiO4:Eu2+ a emissione blu-verde, promettente per le future applicazioni nei LED bianchi.
Un approccio innovativo al silicato di bario
I ricercatori hanno sintetizzato un nuovo tipo di fosforo utilizzando nanoparticelle di silice come precursore. Questo materiale, dopato con Eu2+, ha dimostrato un’emissione luminosa migliorata del 48% rispetto a fosfori realizzati con silice convenzionale. La distribuzione più omogenea degli ioni dopanti all’interno della struttura cristallina, favorita dalla superficie elevata delle nanoparticelle, ha favorito una maggiore efficienza di luminescenza.
Emissione stabile anche ad alte temperature
Uno degli aspetti più rilevanti è la stabilità termica del materiale. Anche a 190 °C, il fosforo mantiene il 56% della sua intensità luminosa, confermandone la resistenza alla degradazione da calore. L’effetto è legato a una distribuzione ottimale dei dopanti e a una ridotta presenza di difetti superficiali, principali responsabili della perdita di efficienza.
Test su fosfori remoti e performance reali
Per ridurre lo stress termico nei LED, gli autori hanno sviluppato un fosforo remoto flessibile combinando il materiale con resina siliconica. Il prototipo, testato su LED a 380 nm, ha mostrato emissioni stabili per almeno otto ore e un’intensità ottimale a 50 mg di fosforo. Inoltre, la sua resa cromatica resta costante anche variando la tensione da 2.9 a 3.7 V.
Meccanismi ottici e interazioni energetiche
L’analisi delle emissioni ha rivelato due picchi distinti, legati alla presenza di europio in due diversi siti di coordinazione all’interno del reticolo. L’intensità ottimale si raggiunge a 0.01 mol di Eu2+, oltre la quale si manifesta il fenomeno del quenching da concentrazione. Studi più approfonditi hanno confermato che il trasferimento energetico avviene tramite interazioni dipolo-quadrupolo, meccanismo tipico in questi materiali.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838819340083?via%3Dihub
