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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Física (Acadêmico)

Título [PT]: Influência da composição da matriz nas propriedades espectroscópicas e luminescentes dos vidros aluminosilicato de cálcio dopados com Er e Cr
Autor(es): Rogério Ribeiro Pezarini
Palavras-chave [PT]:

Vidros aluminosilicatos de cálcio. Diferentes concentrações. Sílica. Estado de oxidação de íon cromo. Vidros. Estados de valência. Concentração de sílica. Brasil.

Glass. Lifetime. Valence states. Silica concentration. Brazil.

Antonio Medina Neto [Orientador] - UEM Otavio Akira Sakai - IFPR Juraci Aparecido Sampaio - UENF Jurandir Hillmann Rohling - UEM Francielle Sato - UEM

Resumo: Neste trabalho estudamos o efeito da composição da matriz nas propriedades espectroscópicas e luminescentes dos vidros aluminosilicato de cálcio (CAS) dopados com Er e Cr. Para o material dopado com 0,5% em massa de Er2O3, foram estudadas amostras com diferentes composições variando a quantidade de sílica (SiO2) de 7 a 55% (em massa). Estas amostras foram preparadas em forno a vácuo, a fim de eliminar a contribuição das Hidroxilas (OH-), no processo de relaxação não radiativa. Nas amostras dopadas com érbio, verificamos que o tempo de vida do nível 4I11/2 dos íons de Er3+, diminui significativamente com o aumento da quantidade de sílica, resultado esse relacionado com aumento da energia de fônons. A partir da comparação do tempo de vida experimental com os obtidos pelo cálculo do modelo de Judd-Ofelt, observamos uma diferença de três ordens de grandeza, sendo os valores medidos aproximadamente mil vezes menor que os previstos pelo modelo teórico. Modelamos um sistema de equação de taxas considerando as principais interações nos vidros aluminosilicato de cálcio dopados com Er3+ e calculamos a probabilidade de transição não radiativa. Verificamos que o decaimento a partir do nível 4I11/2 dos íons de Er3+ é governado pelo processo de relaxação multifônica. Para o estudo da dopagem com Cr foram preparadas amostras com 7% (LSCAS) e 34% (CAS34) de sílica dopadas com 0,1 e 0,5 % de Cr2O3. Identificamos a formação de diferentes estados de valência: Cr3+, Cr4+ e Cr6+. Verificamos a presença do Cr6+ em ambas as composições, o qual foi identificado pela intensa banda de absorção na região do ultravioleta, associada a banda de transferência de carga. Nas amostras CAS34, verificamos a formação do estado de valência (+3) em simetria octaédrica com fraca interação com o campo cristalino, responsável pela larga banda de emissão centrada em 860 nm. Nas amostras LSCAS identificamos a presença do Cr4+ em simetria tetraédrica, responsável pela emissão na região de 1400 nm. E, por fim, constatamos que a formação dos estados de valência (+3) e (+4) são dependentes do número de oxigênio não-ligados no material hospedeiro e acreditamos que a concentração de sílica é o fator responsável pela formação das diferentes configurações de valência. Abstract: The effects of matrix composition on the spectroscopic properties of calcium aluminosilicate glasses (CAS) doped with Erbium (Er) and Chromium (Cr) were studied in this work. Different matrix composition with silica ranging from 7 to 55 wt% were considered by keeping the amount of Er2O3 constant (0.5 wt%). In order to prevent the occurrence of OH-, sample synthesis was carried out under vacuum atmosphere condition. Samples containing these silica proportions are referred as low silica calcium aluminosilicate and calcium aluminosilicate, respectively. For the samples doped with Er, the lifetime of Er3+ (4I11/2) showed a significant decrease by increasing amount of silica, which was related to an increase of phonon energy. By comparing the experimental lifetime with those obtained theoretically by the Judd-Ofelt model, we observed a difference of three orders of magnitude, i.e., the values measured were about thousand times smaller than those predicted by the theoretical model. To calculate the probability of non-radiative transitions, we have established a system of equations taking into account the major interactions of calcium aluminosilicate glasses doped with Er3+. We found that the decay process from the 4I11/2 level of Er3+ is ruled by multiphonon relaxation process. With regard to study the effects of Cr, matrices with 7 and 34 wt% of silica were doped with 0.1 and 0.5 wt% of Cr2O3. Different valence states, namely Cr3+, Cr4+ and Cr6+ were observed in the samples. The presence of Cr6+ were observed in both compositions evidenced by the intense absorption band in the ultraviolet region, which is associated with charge transfer band. In CAS34 samples, we noted the formation of the (+3) valence state in octahedral symmetry with weak interaction with the crystal field. This valence state is the origin of the intense broadband emission centered at 860 nm. In the case of LSCAS samples, the valence state observed was Cr4+ in tetrahedral symmetry, resulting in an emission band at 1400 nm. As a final point, we verified that the formation of (+3) and (+4) valence states depends on the number of non-bridging oxygen (NBOs) in the host material. We think that silica concentration is the central issue accountable for the formation of different valences.

Idioma: Português Data de Publicação: 2016 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Antonio Medina Neto Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Física Nível: Tese (doutorado em Física) UEM: Departamento de Física

Responsavel: edson
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: rogerio_ribeiro_pezarini_2016.pdf
Tamanho: 3636 Kb (3722955 bytes)
Criado: 27-03-2017 11:40
Atualizado: 27-03-2017 11:49
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