Growth and spectral characterization of beta-Ga2O3 single crystals

Beta gallium oxide (beta-Ga2O3) single crystals were grown by the floating zone technique. The absorption spectra and the luminescence of the crystals were measured. The absorption spectra showed an intrinsic short cutoff edge around 260 nm with two shoulders at 270 and 300 nm. Not only the characteristic UV (395 nm), blue (471 nm) and green (559 nm) lights, but also the red (692 nm) light can be seen in the emission spectra. The deep UV light was attributed to the existing of quantum wells above the valence band and the red light was owed to the electron-hole recombination via the vicinity donors and acceptors. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of gamma irradiation and air annealing on Yb-doped YAlO3 single crystals

The effects of gamma irradiation on as-grown 5 at% Yb:YAlO3 (YAP) and air annealing on gamma-irradiated 5 at% Yb: YAP have been studied by the difference in the absorption spectra before and after treatment. The gamma irradiation and air annealing led to opposite changes of the absorption properties of the Yb: YAP crystal. After air annealing, the gamma-irradiation effects were totally removed over the wavelength range 390-800 nm and the concentrations of Fe3+ and Yb3+ were slightly increased. For the first time, the gamma-irradiation-induced valence changes between Yb3+ and Yb2+ ions in Yb: YAP crystals have been observed. (c) 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Structural, morphological and optical properties of ZnO thin films grown on gamma-LiAlO2 substrate by pulsed laser deposition

ZnO thin films were deposited on the substrates of (100) gamma-LiAlO2 at 400, 550 and 700 degrees C using pulsed laser deposition (PLD) with the fixed oxygen pressure of 20 Pa, respectively. When the substrate temperature is 400 degrees C, the grain size of the film is less than 1 mu m observed by Leitz microscope and measured by X-ray diffraction (XRD). As the substrate temperature increases to 550 degrees C, highly-preferred c-orientation and high-quality ZnO film can be attained. While the substrate temperature rises to 700 degrees C, more defects appears on the surface of film and the ZnO films become polycrystalline again possibly because more Li of the substrate diffused into the ZnO film at high substrate temperature. The photoluminescence (PL) spectra of ZnO films at room temperature show the blue emission peaks centered at 430 nm. We suggest that the blue emission corresponds to the electron transition from the level of interstitial Zn to the valence band. Meanwhile, the films grown on gamma-LiAlO2 (LAO) exhibit green emission centered at 540 nm, which seemed to be ascribed to excess zinc and/or oxygen vacancy in the ZnO films caused by diffusion of Li. from the substrates into the films during the deposition.

Sites structure and spectroscopic properties of Yb-doped and Yb, Na-codoped CaF2 laser crystals

For the first time, the effect of Na+ on crystal structure, valence state of Yb ions, spectroscopic properties of YbF3-doped CaF2 system was systematically studied. Na+ can greatly suppress the deoxidization of Yb3+ to Yb2+. Absorption and emission spectra showed codoping Na+ with different Na:Yb ratios can modulate the spectroscopy and photoluminescence properties of Yb3+ ions in CaF2 lattice in a large scope. The emission lifetime and quantum efficiency of Yb3+ in CaF2 were greatly enhanced by the codopant of Na+. The potential laser performances of the new Yb, Na-codoped CaF2 crystals were predicted. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Three-dimensional micro- and nano-fabrication in transparent materials by femtosecond laser

Femtosecond pulsed lasers have been widely used for materials microprocessing. Due to their ultrashort pulse width and ultrahigh light intensity, the process is generally characterized by the nonthermal diffusion process. We observed various induced microstructures such as refractive-index-changed structures, color center defects, microvoids and microcracks in transparent materials (e.g., glasses after the femtosecond laser irradiation), and discussed the possible applications of the microstructures in the fabrication of various micro optical devices [e.g., optical waveguides, microgratings, microlenses, fiber attenuators, and three-dimensional (3D) optical memory]. In this paper, we review our recent research developments on single femtosecond-laser-induced nanostructures. We introduce the space-selective valence state manipulation of active ions, precipitation and control of metal nanoparticles and light polarization-dependent permanent nanostructures, and discuss the mechanisms and possible applications of the observed phenomena.

Gamma-irradiation effects on Ce-doped YAG crystals grown by Cz and TGT method

Gamma-rays radiation effects on Ce:YAG crystals grown by Czochralski (Cz) and temperature gradient techniques (TGT) have been studied by means of optical absorption and luminescence spectra. Valence of Ce3+ ion changes during the gamma-ray irradiation process and this result indicates Ce4+ ion may exist in both Cz-Ce:YAG and TGT-Ce:YAG crystals. Thermally stimulated luminescence measurements reveal intense thermoluminescence peaks in gamma-irradiated Ce:YAG crystals and trap parameters were calculated by general-order kinetics expression. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of gamma-irradiation and air annealing on Yb-doped Y3Al5O12 single crystal

The effects of gamma-irradiation on the air-annealed 10 at.% Yb:Y3Al5O12 (YAG) and air annealing on the gamma-irradiated 10at.% Yb:YAG have been studied by the difference absorption spectra before and after treatment. The gamma-irradiation and air annealing led to opposite changes of the absorption properties of the Yb:YAG crystal. After air annealing, the gamma-irradiation induced centers were totally removed and the concentration of Fe3+ and Yb3+ were lightly increased. For the first time, the gamma-irradiation induced valence changes between Yb3+ and Yb2+ ions in Yb:YAG crystals have been observed. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Anisotropic crystallographic properties, strain, and their effects on band structure of m -plane GaN on LiAlO2 (100)

The m-plane GaN films grown on LiAlO2(100) by metal-organic chemical vapor deposition exhibit anisotropic crystallographic properties. The Williamson-Hall plots point out they are due to the different tilts and lateral correlation lengths of mosaic blocks parallel and perpendicular to GaN[0001] in the growth plane. The symmetric and asymmetric reciprocal space maps reveal the strain of m-plane GaN to be biaxial in-plane compress epsilon(xx)=-0.79% and epsilon(zz)=-0.14% with an out-of-plane dilatation epsilon(yy)=0.38%. This anisotropic strain further separates the energy levels of top valence band at Gamma point. The energy splitting as 37 meV as well as in-plane polarization anisotropy for transitions are found by the polarized photoluminescence spectra at room temperature. (c) 2008 American Institute of Physics.

Hole-Phonon Relaxation and Photocatalytic Properties of Titanium Dioxide and Zinc Oxide: First-Principles Approach

First-principles calculations for the temporal characteristics of hole-phonon relaxation in the valence band of titanium dioxide and zinc oxide have been performed. A first-principles method for the calculations of the quasistationary distribution function of holes has been developed. The results show that the quasistationary distribution of the holes in TiO2 extends to an energy level approximately 1eV below the top of the valence band. This conclusion in turn helps to elucidate the origin of the spectral dependence of the photocatalytic activity of TiO2. Analysis of the analogous data for ZnO shows that in this material spectral dependence of photocatalytic activity in the oxidative reactions is unlikely.

Estabelecimento de culturas de raízes e avaliação fitoquímica e da atividade antioxidante de Passiflora pohlii Mast

Passiflora pohlii Mast., conhecida como maracujá-do-campo ou maracujazinho, é uma espécie nativa do Brasil que apresenta características de interesse agronômico, principalmente em relação à tolerância a patógenos do solo pertencentes ao gênero Phytophtora sp, que provocam grandes prejuízos à cultura de maracujá. Embora ainda existam poucos trabalhos sobreesta espécie, estudos recentes com espécies do gênero descreveram atividades biológicas e farmacológicas em extratos de diferentes órgãos, incluindo folhas e raízes. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de culturas de raízes adventícias a partir de segmentos caulinares e radiculares excisados de plantas in vitro de P. pohlii e a avaliação do perfil fitoquímico e do potencial antioxidante dos extratos obtidos a partir de diferentes materiais obtidos in vitro, em comparação com plantas mantidas in vivo. Foram testados diferentes sistemas de cultura, além de tipos e concentrações de auxinas para a indução de raízes adventícias in vitro a partir de segmentos caulinares e radiculares. As culturas foram mantidas à temperatura de 252C, na presença ou ausência de luz. As respostas obtidas variaram de acordo com o tipo de explante utilizado. Segmentos internodais apresentaram a melhor taxa de indução de rizogênese em meio solidificado com ágar e suplementado com ANA a 2,7 μM, na ausência de luz, enquanto que segmentos radiculares tiveram maior taxa de proliferação em meio líquido sob agitação, suplementado com AIA a 2,85 μM, na ausência de luz. Os materiais botânicos produzidos in vitro, incluindo plantas completas e raízes adventícias obtidas a partir de segmentos internodais e radiculares, assim como plantas obtidas in vivo, foram utilizados para a produção de extratos etanólicos para a avaliação do perfil fitoquímico e da atividade antioxidante. As análises por CCD e CLAE-UV indicaram a presença de flavonoides e saponinas nos extratos de folhas de plantas mantidas in vivo e obtidas in vitro, enquanto que os extratos de raízes apresentaram apenas saponinas. Os extratos de folhas foram ainda submetidos à análise por CLAE-UV-IES-EM visando à identificação da massa molecular das substâncias encontradas. Foram identificados dois flavonoides, possivelmente isômeros, com massas moleculares de 607,2, nos extratos de folhas de plantas mantidas in vivo e obtidas in vitro. O potencial antioxidante dos diferentes materiais foi determinado pelos ensaios de 2,2-difenil-1-picril-hidrazila e CCD-DPPH. As maiores atividades antioxidantes foram observadas nos extratos de raízes primárias e secundárias excisadas de plantas mantidas in vivo. As estratégias de cultura de raízes in vitro descritas neste trabalho foram aplicadas com sucesso para P. pohlii. Além disso, a caracterização do perfil fitoquímico do material obtido in vitro e de plantas mantidas in vivo, assim como do seu potencial farmacológico, foi realizada pela primeira vez para a espécie

The history of contamination in sediments from the Mersey Estuary. Development of a chronology for the contamination of the Mersey Estuary by heavy metals and organochlorines

This is the history of contamination in sediments from the Mersey Estuary: Development of a chronology for the contamination of the Mersey Estuary by heavy metals and organochlorines Report produced by the Environment Agency in 1998. This report looks at the history of industrial contamination of the Mersey and Ribble Estuaries back to the early part of the last century, many decades before the start of monitoring programmes providing a remarkably detailed picture of very complex changes. There is a clear record in the sediment of the contamination by each heavy metal (including: Cu, Cr, Hg, Pb, Zn) and organochlorine chemical (including DDT isomers and PCB congeners) studied. The results of the study clearly show the increases in levels of contamination as industry expanded early last century followed by various improvements as this century progressed. Each pollutant has its own idiosyncratic pattern of change with some improvements predating modern environmental concerns whilst other changes seem to relate directly to recent improvements in legislative control. Overall, for the pollutants studied, the results clearly demonstrate the magnitude of improvement that has been achieved in what was a very polluted area. The only major reservation to this story is that despite the wide range of substances covered, many other potentially important pollutants remain to be studied in a similar manner.

Teste de sentar-levantar: relação com a mortalidade por todas as causas e com a flexibilidade

Sabe-se que um estilo de vida sedentário e uma condição aeróbica baixa são associados com uma maior chance de desenvolvimento de doenças cardiovasculares e um maior risco de mortalidade por todas as causas. Contudo, é possível que outros indicadores de aptidão física possam ter significado clínico prognóstico. Originalmente proposto em 1999, o teste de sentar-levantar (TSL) é, simples de executar e possui comprovada reprodutibilidade inter e intra-avaliador. O avaliado inicia o teste com o escore máximo de 5 pontos para cada uma das ações de sentar e levantar, sendo subtraído do mesmo, um ponto para cada apoio extra utilizado (mão, braço e joelho) e meio ponto para cada desequilíbrio corporal perceptível. A pontuação do TSL escore, variando de 0 a 10, é realizada pela soma das ações de sentar e levantar. Considerando o potencial papel da flexibilidade para uma execução mais eficiente de gestos motores, não é surpreendente que o desempenho sobre TSL possa ser influenciado por essa valência. O objetivo desta dissertação foi analisar a relação entre o resultado do TSL e a mortalidade por todas as causas e a flexibilidade. No primeiro estudo, 2002 indivíduos entre 51 e 80 anos (68% homens), realizaram o TSL e os resultados foram estratificados em quatro faixas: 0/3; 3,5/5,5, 6/7,5 and 8/10. Baixos resultados no TSL escore foram associados com um maior risco de mortalidade (p<0,001). Uma tendência contínua de maior sobrevivência se refletiu no ajuste multivariado idade, sexo, índice de massa corporal em um razão de risco de 5,44 [95%IC=3,19,5], 3,44 [95%IC=2,05,9] e 1,84 [95%IC=1,13,0] (p<0,001) dos menores para as maiores faixas de resultados do TSL. Cada aumento de um ponto no escore do TSL significou uma melhora de 21% na sobrevivência. Já o segundo estudo, contou com 3927 indivíduos (67,4% homens) que realizaram o TSL e o Flexiteste. O Flexiteste avalia a amplitude máxima passiva de 20 movimentos corporais. Para cada um dos movimentos, existem cinco escores possíveis, 0 a 4 em uma ordem de mobilidade crescente. A soma dos resultados dos 20 movimentos fornece uma pontuação de flexibilidade global denominada de Flexíndice (FLX). Os resultados do FLX foram estratificados em quartis (626, 2735, 3644 and 4577). Os valores do TSL em cada quartil diferiram entre si (p<0,001). Além disso, o escore do TSL e o FLX foram diretamente associados (r=0,296; p<0,001). Os indivíduos com um TSL escore zero são menos flexíveis para todos os 20 movimentos do Flexiteste do que aqueles com escore 10. Portanto, os dados da presente dissertação, indicam que: o resultado do TSL se mostrou um importante preditor de mortalidade por todas as causas para indivíduos entre 51-80 anos de idade e que indivíduos mais flexíveis tendem a ter maiores escores no TSL.

Propriedades fotoluminescentes e higroscopia do composto SrAl2O4 dopado com íons de Ni2+

Amostras foram preparadas pelo método de difusão a partir dos reagentes químicos SrCO3, Al2O3 e NiO em proporções estequiométricas. Medidas por difração de raios X mostraram que as amostras possuem uma única fase: SrAl2O4. Neste trabalho apresentamos imagens de microscopia eletrônica de varredura das amostras SrAl2O4 dopadas com 0,1%, 0,5%, 1,0%, 2,0%, 5,0% e 10,0% de íons de Ni2+, medidas de fotoluminescência, excitação da fotoluminescência da amostra SrAl2O4 dopada com 1,0% de íons de Ni2+, medidas de absorção fotoacústica das amostras SrAl2O4 dopadas com 1,0%, 2,0%, 5,0% e 10,0% de íons de Ni2+. Estas medidas foram realizadas a temperatura ambiente para investigar as transições eletrônicas dos íons divalente de níquel que entraram substitucionalmente nos sítios de Sr2+ da rede do SrAl2O4. Os resultados ópticos mostram a existência de três centros emissores de Ni2+. De acordo com a literatura, a estrutura do SrAl2O4 é composta de dois sítios octaédrico distintos de íons de Sr2+, o Sr12+ e o Sr22+, cujas distâncias médias Sr1 O e Sr2 O são, respectivamente, 2,800 Ǻ e 2,744 Ǻ. Visto que os íons de Ni2+ tendem a substituir os íons de Sr2+, devido ao fato de possuírem a mesma valência, é necessário considerar que uma parte dos íons de Ni2+ ocuparam os sítios dos íons de Al3+ na rede do SrAl2O4 para justificar a existência de um terceiro centro emissor de Ni2+ nesse composto. Uma novo sítio octaédrico para os íons de Ni2+ foi estimado a partir do valor da aresta do sítio tetraédrico ocupado pelos íons de Al3+ na rede do SrAl2O4 (considerando o raio iônico do Ni2+ como aproximadamente 40% maior do que o raio iônico do Al3+). As transições eletrônicas presentes nos espectros de excitação e absorção fotoacústica permitiram determinar os parâmetros de campo cristalino (Dq) e Racah (B e C) para os três sítios diferentes ocupados pelos íons de Ni2+ no SrAl2O4. Neste caso, os resultados mostraram que o sítio II dos íons de Ni2+ é associado à posição do Sr1 e possuem um parâmetro Dq menor e que o parâmetro Dq associado aos íons de Ni2+ que substituíram os íons de Sr no sitio I, o qual, por sua vez é associado à posição do Sr2. E, por fim, o sítio III que possui o menor parâmetro de campo cristalino Dq, portanto a maior distância íon ligante, é identificado como aquele relacionado ao rearranjo octaédrico local das antigas posições de Al3+. O caráter higroscópico do SrAl2O4:Ni2+ é observado a partir dos espectros de absorção fotoacústica e os modos de vibração de estiramento das ligações Ni OH e O H são identificadas nos espectros.

Optical and electronic properties of amorphous diamond

The optical and electronic properties of highly tetrahedral amorphous diamond-like carbon (amorphous diamond, a-D) films were investigated. The structure of the films grown on silicon and glass substrates, under similar deposition conditions using a compact filtered cathodic vacuum arc system, are compared using electron energy loss spectroscopy (EELS). Results from hydrogenation of the films are also reported. The hydrogenated films show two prominent IR absorption peaks centered at 2920 and 2840 cm-1, which are assigned to the stretch mode of the C-H bond in the sp3 configuration on the C-H3 and C-H sites respectively. The high loss EELS spectra show no reduction in the high sp3 content in the hydrogenated films. UV and visible transmission spectra of a-D thin films are also presented. The optical band gap of 2.0-2.2 eV for the a-D films is found to be consistent with the electronic bandgap. The relationship between the intrinsic compressive stress in the films and the refractive index is also presented. The space charge limited current flow is analyzed and coupled with the optical absorption data to give an estimate of 1018 cm-3 eV-1 for the valence band edge density of states.

Tetrahedral amorphous carbon-silicon heterojunction band energy offsets

Non-hydrogenated tetrahedral amorphous carbon (ta-C) has shown superior field emission characteristics. The understanding of the emission mechanism has been hindered by the lack of any directly measured data on the band offsets between ta-C and Si. In this paper results from direct in situ X-ray photoemission spectroscopy (XPS) measurements of the band-offset between ta-C and Si are reported. The measurements were carried out using a filtered cathodic vacuum arc (FCVA) deposition system attached directly to an ultra-high vacuum (UHV) XPS chamber via a load lock chamber. Repeated XPS measurements were carried out after monolayer depositions on in situ cleaned Si substrates. The total film thickness for each set of measurements was approximately 5 nm. Analysis of the data from undoped ta-C on n and p Si show the unexpected result that the conduction band barrier between Si and ta-C remains around 1.0 eV, but that the valence band barrier changes from 0.7 to 0.0 eV. The band line up derived from these barriers suggests that the Fermi level in the ta-C lies 0.3 eV above the valence band on both p and n+Si. The heterojunction barriers when ta-C is doped with nitrogen are also presented. The implications of the heterojunction energy barrier heights for field emission from ta-C are discussed.