Разработка новых светоизлучающих материалов, накачка которых осуществляется коммерчески доступными УФ-диодами, вот уже десять лет остаётся предметом интенсивных научных изысканий. Главная задача — увеличить эффективность белой люминесценции твердотельными устройствами, что может использоваться в производстве нового поколения ламп дневного света. 

Преимуществами применения коммерчески доступных УФ-диодов в качестве источников накачки считаются их низкое энергопотребление, долговечность и небольшой размер.

Белая люминесценция плёнки оксида гафния, трижды допированной CeCl3, TbCl3 и MnCl2 (фото Ulises Caldino).

В рассматриваемой работе дважды (CeCl3 и TbCl3 ) и трижды (CeCl3 , TbCl3 и MnCl2) допированные плёнки оксида гафния наносились на субстрат из борного стекла при 300 ˚С методом ультразвукового спрей-пиролиза. Ионы Ce3+ обладают широкой полосой поглощения в ультрафиолетовой области спектра. После облучения Ce3+ коммерчески доступными УФ-диодами происходит их переход в возбуждённое состояние, а затем безызлучательный перенос энергии от Ce3+ к Tb3+ и от Ce3+ к Mn2+ с получением зелёно-жёлтой и жёлто-красной люминесценций соответственно.

В случае дважды допированной плёнки перенос энергии по пути Ce3+ → Tb3+ осуществляется через диполь-квадрупольное взаимодействие, которое выглядит как наиболее вероятный механизм трансфера. Эффективность такого перехода составляет около 81% при возбуждении светом с длиной волны 270 нм. В плёнке оксида гафния, допированной Ce3+, Tb3+ и Mn2+, эффективность энергетического переноса от Ce3+ к Tb3+ и Mn2+ возрастает при увеличении концентрации Mn2+ и достигает 76% для образца с максимальным содержанием марганца.

В результате трижды допированные плёнки генерировали эмиссию холодного белого света при их возбуждении ультрафиолетом с длиной волны 270 нм, что является пиком эмиссионной длины волны коммерческого УФ-диода на основе AlGaN/GaN.