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Tipo: Dissertação
Título: Caracterização óptica de vidros PZABP dopados com Tm3+, Yb3+ e nanopartículas de ZnTe
Autor(es): Cardoso, Thamiris Ranquine
Primeiro Orientador: Bell, Maria Jose Valenzuela
Membro da banca: Andrade, Acácio Aparecido de Castro
Membro da banca: Anjos, Virgilio de Carvalho dos
Resumo: Vidros fosfatos podem ser utilizados como hospedeiros de terras-raras para produção de meios ativos para laser. Eles apresentam alto coeficiente de expansão térmica e baixa temperatura de transição vítrea quando comparado com vidros silicatos ou boratos, possui sua baixa durabilidade química em ambientes úmidos, além de uma elevada energia de fônons. A adição de Al2O3 em vidros fosfatos aumenta a resistência a umidade. Esse óxido atua diretamente na rede do vidro fosfato aumentando a temperatura de transição vítrea e diminuindo o coeficiente de expansão térmica. Neste trabalho, foram feitas análises espectroscópicas de vidros fosfatos dopados com íons terras-raras de Túlio (Tm3+) e Itérbio (Y b3+), além de Telúrio (Te) para a formação de nanocristais de Telureto de Zinco (ZnTe). Temos como matriz de composição 60P2O5 + 15ZnO + 5Al2O3 +10BaO + 10PbO [mol%] (PZABP). Foram analisados quatro conjuntos: PZABP + xTm; PZABP +2Yb + xTm; PZABP +1Te + xTm e PZABP +1Te +2Yb + xTm (onde as as dopagens de Te e Yb foram feitas em [peso%] e x = 0,01; 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 [peso%]). Foram realizadas medidas de absorção no ultravioleta, visível e infravermelho com o propósito de identificar os picos de absorção de cada material; fotoluminescência na região do infravermelho próximo e visível identificando o comprimento de onda da emissão de cada dopante, alem de comparar intensidades entre picos de emissão de um mesmo íon com diferentes compostos em sua matriz. Foi feita0 a fotoluminescência resolvida no tempo do Y b3+ para medir o tempo de vida do estado excitado do mesmo. Ao analisar os dados obtidos por meio das técnicas mencionadas percebemos que apenas amostras dopadas com Y b3+ apresentaram emissão do Tm3+ na região do visível. Acreditamos que a alta energia de fônons da matriz torna necessária a presença do Y b3+, o qual promove a transferência de energia para o Tm3+ assim possibilitando sua emissão. Foi feita também uma analise da emissão do íon Y b3+, comparando os resultados obtidos para matrizes com nanocristais de ZnTe e sem nanocristais de ZnTe. Os resultados mostram que os nanocristais de ZnTe intensificam a emissão do íons Y b3+. A caracterização realizada no presente trabalho indica que a configuração dos materiais analisados não apresenta aplicabilidade como meio ativo para fabricação de lasers na região do azul, entretanto aponta para novas perspectivas voltadas para a emissão do Itérbio intensificadas por nanopartículas de ZnTe em vidros fosfatos.
Abstract: Phosphate glasses are great rare-earth hosts for production of active means of lasers because their very high solubility for these ions, thus arousing great interest in the technology field. These glasses have high thermal expansion coefficient and low glass transition temperature when compared to silicate or borate glasses. However, its low chemical durability in humid environments and high phonons energy limited their applications. The addition of Al2O3 in phosphate glasses increases its humidity resistance, increases the glass transition temperature and decreases the thermal expansion coefficient, by acting directly on the phosphate glass network. In this work, we characterized phosphate glasses doped with rare-earth ions of Thulium (Tm3+) and Ytterbium (Y b3+), and tellurium (Te) to form nanocrystals of zinc telluride (ZnTe) using spectroscopy. Our matrix composition was 60P2O5 + 15ZnO + 5Al2O3 +10BaO + 10PbO [mol%] (PZABP). We analyzed four sets of samples: PZABP + xTm; PZABP +2Yb + xTm; PZABP +1Te + xTm e PZABP +1Te +2Yb + xTm (where x = 0,01; 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 [wt%]). The characterization involved ultraviolet, visible an infrared absorption to identify the absorption peaks of each dopant, visible and infrared photoluminescence to identify and compare the emission peaks of each dopant, and time resolved photoluminescence of the excited state of the rare-earth Y b3+ to evaluate its lifetime. Our results indicate that only samples doped with Y b3+ had emission of Tm3+ in the visible region. We believe that the presence of Y b3+ is required to promote the energy transfer to the Tm3+ and enable its emission, because the matrix has a high phonon energy. We also compared the results obtained for matrices with and without nanocrystals of ZnTe and it shows that the nanocrystals ZnTe intensify the emission of ions Y b3+. Our results indicate that the doped phosphate glasses studied are not suitable for application as active laser medium on the blue region of the spectra. However, the results pointed to new applications with the combination of Ytterbium and nanocrystals of ZnTe as dopants to phosphate glasses.
Palavras-chave: Vidros
Túlio
Itérbio
Propriedades espectroscópicas
Luminescência
Luminescência resolvida no tempo
Glasses
Thulium
Ytterbium
Spectroscopic properties
Luminescence
Time resolved luminescence
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9222
Data do documento: 3-Mar-2016
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