Propriedades estruturais e espectroscópicas de WO3 e WO3:Eu3+

Used as catalysts even in organic and inorganic molecules, as additives on catalysts, electrochromic films on smart windows the tungsten trioxide have been largely studied on the lasts decades, but there is just a few about it's luminescence. Using as precursors nitric acid and sodium tungstate the tungsten trioxide were been prepared thru wet process then treating on thermic and hydrothermal treatments. Where been evaluated the effects of methodology, nitric acid concentration, duration and temperature of treatments. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman scattering spectroscopy (RSS), Fourier transformed infrared spectroscopy, photoluminescence spectroscopy (PLS) and X-ray excited optical luminescence (XEOL). Hydrated phases of tungsten trioxide were obtained through hydrothermal treatments and the non-hydrated phases occur with thermic treatments. The acid concentration has the ability to determine the major phase formed as well the temperature determine the hydratation of the product. With lower temperatures dihydrate phase were preferable formed and with the rise of temperature, the water molecules were lost up to the fractionary hydratation and then the non-hydrated phase with higher temperatures depending on the atmosphere used on the thermal treatment. Doping the system with europium ions even substituting tungsten or in the interstices of the matrix were not been successful, as well the XEOL spectroscopy intensity were null and quite low for ultraviolet and visible excitation photoluminescence because of oxygen defect levels localized into the prohibited band.

Estudo das propriedades ópticas de pós cerâmicos à base de Zn3Ga2Ge2O10: X% Cr3+ (X = 0 ; 0,5 ; 0,75 ; 1,0)

Ceramic powders based on Zn3Ga2Ge2O10: Cr3+ X% (X = 0.0; 0.5; 0.75; 1.0) were synthesized by solid-state reaction method. The gallium-zinc germanate doped with chromium presents an interesting property of phosphorescence, that means, it is capable of emitting light when excited by a source of radiation, and such emission remains for some time after stopping the source. For this reason, these materials can be widely applied in night-vision surveillance, (through the use of solar energy, for example), electronic devices screen, emergency routes signals, control panels indicators in dark environments, etc. In this job were considered different amounts of dopant in order to perform a comparison of structural and photoluminescent properties. For that, some analyses were performed on samples, such as XRD, FT-Raman, SEM, UV-vis and photoluminescence measurements (PL). Such analysis allowed to infer that the presence of chromium results in no phase transformation, so that the four compositions have the same set of phases: cubic, rhombohedral and hexagonal. Although the structure was not changed, chromium influences other properties / characteristics of these materials. Examples are: increase of band-gap, decrease of average particle size, small changes in binding energy checked by Raman and especially the increase of photoluminescent property. The chromium ions have great ease in replacing gallium ions in octahedral sites, resulting in emission of light with a wavelength of about 700 nm (infrared region), which is justified by the spin-forbidden 2E 4A2 transition. In other words, chromium is a favorable luminescent center, acting as a trap in the crystal structure, since it imprisons the excitation energy easily and releases it gradually, allowing the phosphorescence. It was observed that the composition ... (Complete abastract click electronic access below)

Nanopartículas à base de óxido de zinco dopadas com magnésio e com superfície modificada para aplicação em bioimagem

O diagnóstico precoce de diversas doenças, principalmente o câncer, é fundamental para o seu combate. Atualmente, muitos avanços têm sido feitos na área de nanotecnologia no sentido de desenvolver sistemas com aplicação na área biomédica e em bioimagem para o diagnóstico de doenças. Nesse contexto, nano-cristais semicondutores de ZnO apresentam elevado potencial como marcadores para aplicações biológicas devido á suas propriedades luminescentes. A fotoluminescência de pontos quânticos (PQs) de ZnO envolve dois aspectos: a emissão excitônica fraca na região do UV e a ampla emissão visível induzida por efeito da superfície PQ. Estudos sinalizam que na síntese de nanopartículas de ZnO, a introdução de magnésio (Mg) como dopante leva a uma mudança significativa no tamanho e forma dos nano-cristais, potencializando as propriedades de luminescência. Entretanto, ainda é um desafio para os pesquisadores obter nanopartículas de ZnO aptas a serem incorporados em nanocarreadores e que sejam estáveis em meio biológico. Desta forma, este trabalho, apresenta como objetivo principal a obtenção de pontos quânticos de ZnO dopados com Mg e recobertos com ácido cítrico e 3-Glycidilpropriltrimetóxisilano (GPTMS) como modificadores de superfície para prover estabilidade em meio biológico. Eles poderão posteriormente ser incorporados em sistemas carreadores a fim de constituir sistemas estáveis com potencialização das propriedades luminescentes dos PQs e, portanto, aptos para aplicação como material de diagnóstico em sistemas biológicos

Estudo de flutuações de potenciais em poços quânticos de InGaAsN

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Propriedades estruturais e espectroscópicas de WO3 e WO3:Eu3+

Used as catalysts even in organic and inorganic molecules, as additives on catalysts, electrochromic films on smart windows the tungsten trioxide have been largely studied on the lasts decades, but there is just a few about it's luminescence. Using as precursors nitric acid and sodium tungstate the tungsten trioxide were been prepared thru wet process then treating on thermic and hydrothermal treatments. Where been evaluated the effects of methodology, nitric acid concentration, duration and temperature of treatments. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman scattering spectroscopy (RSS), Fourier transformed infrared spectroscopy, photoluminescence spectroscopy (PLS) and X-ray excited optical luminescence (XEOL). Hydrated phases of tungsten trioxide were obtained through hydrothermal treatments and the non-hydrated phases occur with thermic treatments. The acid concentration has the ability to determine the major phase formed as well the temperature determine the hydratation of the product. With lower temperatures dihydrate phase were preferable formed and with the rise of temperature, the water molecules were lost up to the fractionary hydratation and then the non-hydrated phase with higher temperatures depending on the atmosphere used on the thermal treatment. Doping the system with europium ions even substituting tungsten or in the interstices of the matrix were not been successful, as well the XEOL spectroscopy intensity were null and quite low for ultraviolet and visible excitation photoluminescence because of oxygen defect levels localized into the prohibited band.

Estudo das propriedades ópticas de pós cerâmicos à base de Zn3Ga2Ge2O10: X% Cr3+ (X = 0 ; 0,5 ; 0,75 ; 1,0)

Ceramic powders based on Zn3Ga2Ge2O10: Cr3+ X% (X = 0.0; 0.5; 0.75; 1.0) were synthesized by solid-state reaction method. The gallium-zinc germanate doped with chromium presents an interesting property of phosphorescence, that means, it is capable of emitting light when excited by a source of radiation, and such emission remains for some time after stopping the source. For this reason, these materials can be widely applied in night-vision surveillance, (through the use of solar energy, for example), electronic devices screen, emergency routes signals, control panels indicators in dark environments, etc. In this job were considered different amounts of dopant in order to perform a comparison of structural and photoluminescent properties. For that, some analyses were performed on samples, such as XRD, FT-Raman, SEM, UV-vis and photoluminescence measurements (PL). Such analysis allowed to infer that the presence of chromium results in no phase transformation, so that the four compositions have the same set of phases: cubic, rhombohedral and hexagonal. Although the structure was not changed, chromium influences other properties / characteristics of these materials. Examples are: increase of band-gap, decrease of average particle size, small changes in binding energy checked by Raman and especially the increase of photoluminescent property. The chromium ions have great ease in replacing gallium ions in octahedral sites, resulting in emission of light with a wavelength of about 700 nm (infrared region), which is justified by the spin-forbidden 2E 4A2 transition. In other words, chromium is a favorable luminescent center, acting as a trap in the crystal structure, since it imprisons the excitation energy easily and releases it gradually, allowing the phosphorescence. It was observed that the composition ... (Complete abastract click electronic access below)

Nanopartículas à base de óxido de zinco dopadas com magnésio e com superfície modificada para aplicação em bioimagem

O diagnóstico precoce de diversas doenças, principalmente o câncer, é fundamental para o seu combate. Atualmente, muitos avanços têm sido feitos na área de nanotecnologia no sentido de desenvolver sistemas com aplicação na área biomédica e em bioimagem para o diagnóstico de doenças. Nesse contexto, nano-cristais semicondutores de ZnO apresentam elevado potencial como marcadores para aplicações biológicas devido á suas propriedades luminescentes. A fotoluminescência de pontos quânticos (PQs) de ZnO envolve dois aspectos: a emissão excitônica fraca na região do UV e a ampla emissão visível induzida por efeito da superfície PQ. Estudos sinalizam que na síntese de nanopartículas de ZnO, a introdução de magnésio (Mg) como dopante leva a uma mudança significativa no tamanho e forma dos nano-cristais, potencializando as propriedades de luminescência. Entretanto, ainda é um desafio para os pesquisadores obter nanopartículas de ZnO aptas a serem incorporados em nanocarreadores e que sejam estáveis em meio biológico. Desta forma, este trabalho, apresenta como objetivo principal a obtenção de pontos quânticos de ZnO dopados com Mg e recobertos com ácido cítrico e 3-Glycidilpropriltrimetóxisilano (GPTMS) como modificadores de superfície para prover estabilidade em meio biológico. Eles poderão posteriormente ser incorporados em sistemas carreadores a fim de constituir sistemas estáveis com potencialização das propriedades luminescentes dos PQs e, portanto, aptos para aplicação como material de diagnóstico em sistemas biológicos

Influence of the network modifier on the characteristics of MSnO3 (M=Sr and Ca) thin films synthesized by chemical solution deposition

CaSnO3 and SrSnO3 alkaline earth stannate thin films were prepared by chemical solution deposition using the polymeric precursor method on various single crystal substrates (R- and C-sapphire and 100-SrTiO3) at different temperatures. The films were characterized by X-ray diffraction (θ-2θ, ω- and φ-scans), field emission scanning electron microscopy, atomic force microscopy, micro-Raman spectroscopy and photoluminescence. Epitaxial SrSnO3 and CaSnO3 thin films were obtained on SrTiO3 with a high crystalline quality. The long-range symmetry promoted a short-range disorder which led to photoluminescence in the epitaxial films. In contrast, the films deposited on sapphire exhibited a random polycrystalline growth with no meaningful emission regardless of the substrate orientation. The network modifier (Ca or Sr) and the substrate (sapphire or SrTiO3) influenced the crystallization process and/or the microstructure. Higher is the tilts of the SnO6 octahedra, as in CaSnO3, higher is the crystallization temperature, which changed also the nucleation/grain growth process.

Photoluminescence of core-shell nanoparticles made from yttrium stabilized zirconia powder grain coated with alumina

A YSZ@Al2O3 nanocomposite was obtained by Al2O3 coating on the surface of yttrium stabilized zirconia via a polymeric precursor method. The resulting core–shell structures were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electronic microscopy and PL spectra. The TEM micrographs clearly show a homogeneous Al2O3 shell around the ZrO2 core. The observed PL is related to surface–interface defects. Such novel technologies can, in principle, explore materials which are not available in the bulk single crystal form but their figure-of-merit is dramatically dependent on the surface–interface defect states.

Concentration quenching and thermal activation of the luminescence from terbium-doped a-SiC:H and c-AlN thin films

The effect of terbium (Tb) doping on the photoluminescence (PL) of crystalline aluminum nitride (c-AlN) and amorphous hydrogenated silicon carbide (a-SiC:H) thin films has been investigated for different Tb atomic concentrations. The samples were prepared by DC and RF magnetron reactive sputtering techniques covering the concentration range of Tb from 0.5 to 11 at.%. The Tb-related light emission versus the Tb concentration is reported for annealing temperatures of 450 °C, 750 °C and 1000 °C. In the low concentration region the intensity exhibits a linear increase and its slope is enhanced with the annealing temperature giving an activation energy of 0.106 eV in an Arrhenius plot. In the high concentration region an exponential decay is recorded which is almost independent on the host material, its structure and the annealing process.

Nanomateriais luminescentes de terras raras utilizando complexos de benzenotricarboxilatos como precursores

O material Y2O3:Eu3+ vem sendo usado comercialmente como luminóforo vermelho desde da década de 1960, em uma grande variedade de aplicações devido ao seu elevado rendimento quântico (próximo de 100 %), elevada pureza de cor e boa estabilidade. Portanto, este trabalho propõe um novo método de síntese baseado nos complexos benzenotricarboxilatos (BTC) de terras raras trivalentes (RE3+) dopados com íons Eu3+. O objetivo principal é produzir materiais luminescente RE2O3:Eu3+ a temperatura mais baixa (500 °C) e em escala nanométrica. Os complexos precursores [RE(BTC):Eu3+] e [RE(TLA)·n(H2O):Eu3+], onde RE3+: Y, Gd e Lu; BTC: ácido trimésico (TMA) e ácido trimelítico (TLA) foram calcinados em diferentes temperaturas de 500 a 1000 °C, a fim de obter os materiais luminescentes RE2O3:Eu3+. Os complexos foram caracterizados por análise elementar de carbono e hidrogênio, analise térmica (TG), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), difração de raios-X - método do pó (XPD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Todos os complexos são cristalinos e termo estáveis até 460 °C. Dados de fosforescência dos complexos de Y, Gd e Lu mostram que o nível T1 do aníon BTC3- tem energia acima do nível emissor 5D0 do íon Eu3+, indicando que os ligantes podem atuar como sensibilizadores de energia intramolecular. O estudo das propriedades fotoluminescentes dos complexos dopados foi baseado nos espectros de excitação e emissão e curvas de decaimento de luminescência. Ademais, foram determinados os parâmetros de intensidades experimentais (Ωλ), tempos de vida (τ), taxas de decaimentos radiativo (Arad) e não-radiativo (Anrad). Os materiais luminescentes RE2O3:Eu3+ foram sintetizados de forma bem sucedida por meio do método benzenotricarboxilatos calcinados a 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 °C, apresentando alta homogeneidade química e controle de tamanho de cristalito. Os nanomateriais foram caracterizados pelas técnicas de FTIR, XPD SEM e TEM revelando a obtenção dos materiais C-RE2O3:Eu3+ mesmo a 500 °C. Os dados de XPD dos materiais confirmaram um aumento do tamanho dos cristalitos de 5 até 52 nm (equação de Scherrer) de em função da temperatura de calcinação de 500 a 1000 °C, respectivamente, corroborados pelas técnicas de SEM e TEM. Os espectros de emissão de RE2O3:Eu3+ mostram uma banda larga atribuída a transição interconfiguracional de transferência de carga ligante-metal (LMCT) em 260 nm, i.e. O2-(2p)→Eu3+(4f6). Além disso, foram observadas linhas finas de absorção devido as transições intraconfiguracionais 4f do íon európio (7F0,1𔾹LJ; J: 0, 1, 2, 3 e 4), como esperado. As propriedades fotoluminescentes dos luminóforos foram baseadas nos espectros (excitação e emissão) e curvas de decaimento luminescente. Os parâmetros de intensidade experimental, tempos de vida, assim como as taxas de decaimentos radiativos e não radiativos foram calculados. As propriedades fotônicas dos nanomateriais são consistentes com o sítio de baixa simetria C2 ocupado pelo íon Eu3+ no C-RE2O3:Eu3+, produzindo emissão vermelha dominada pela transição hipersensível 5D0𔾻F2 do íon Eu3+ no sitio C2, ao invés do sítio centrossimétrico S6. Além disso, os nanomateriais Y2O3:Eu3+ exibem características espectroscópicas semelhantes e elevados valores de eficiência quântica (η~91 %), compatível com os luminóforos comerciais disponíveis no mercado. Este novo método pode ser utilizado para o desenvolvimento de novos nanomateriais contendo íons terras raras, assim como outros íons metálicos.

Desenvolvimento de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 preparados por uma nova rota sol-gel com aplicações em fotônica

Este trabalho concentra-se na preparação e caracterizações estrutural e espectroscópica de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ na forma de pós e guias de onda planares. Os nanocompósitos foram preparados através de uma nova rota sol-gel utilizando óxido de nióbio como precursor em substituição ao alcóxido de nióbio. A correlação estrutura propriedades luminescentes foi estudada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho, espectroscopia vibracional de espalhamento Raman, análise térmica, reflectância difusa e especular, espectroscopia de fotoluminescência e acoplamento M-line. Inicialmente foi avaliado a influência da concentração de nióbio nas propriedades estruturais e luminescentes de nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ tratados termicamente a 900 °C por 3h. A cristalização do Nb2O5 foi dependente da concentração de Nb na matriz, com a distribuição dos íons lantanídeos preferencialmente no Nb2O5, afetando as propriedades luminescentes. Para os nanocompósitos codopados com íons Er3+ e Yb3+ foram obtidos valores de largura de banda a meia altura (FWHM) da ordem de 70 nm na região de 1550 nm e tempos de vida de até 5,2 ms. A emissão na região do visível, decorrente de processos de conversão ascendente, revelou-se dependente da concentração de nióbio. Foi verificada emissão preferencial na região do verde para menores concentrações de Nb. Enquanto que, para as maiores concentrações, processos de relaxação cruzada levaram a um aumento relativo na intensidade de emissão na região do vermelho. A eficiência quântica de emissão dos nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados com Eu3+ variou com o comprimento de onda de excitação, refletindo os diferentes sítios de simetria ocupados por este íons nesta estrutura complexa. A influência da temperatura de tratamento térmico no processo de cristalização do Nb2O5 em nanocompósitos 70Si:30Nb codopados com íons Er3+ e Yb3+ foi avaliada. Material amorfo foi obtido a 700 °C enquanto que a 900 e 1100 °C foram identificas as fases ortorrômbica (fase T) e monoclínica (fase M) do Nb2O5. Intensa emissão na região de 1550 nm com valores de FWHM de 52 e 67 nm e tempos de vida de 5,6 e 5,4 ms foram verificados a 700 e 900 °C sob excitação em 977 nm, respectivamente. Por fim, foram obtidos guias de onda planares com excelentes propriedades ópticas e com grande potencial de aplicação em dispositivos de amplificação óptica. Especificamente, materiais fotônicos com banda larga de emissão na região do infravermelho foram preparados, indicando fortemente a potencialidade para a aplicação em telecomunicações envolvendo não somente a banda C como também as bandas L e S em materiais contendo somente íons Er3+ como centros emissores.

Filmes de óxido de zinco e nitreto de zinco depositados por magnetron sputtering com diferentes pressões de argônio, oxigênio e nitrogênio.

O óxido de zinco é um material semicondutor que apresenta alta transparência óptica no espectro visível, alta energia de ligação de éxcitons e piezoeletricidade. Por suas propriedades, ele é utilizado na área de sensores, eletrodos transparentes e dispositivos optoeletrônicos. No entanto, sua utilização ainda é limitada pela dificuldade de obtenção de condutividade tipo p, cujo principal dopante é o nitrogênio, devido à assimetria de dopagem ocasionada por defeitos intrínsecos do material, dopagem em valências diferentes das esperadas e formação de níveis de aceitadores profundos na banda proibida. A aplicação em dispositivos piezoelétricos também exige alta resistividade e ótimas propriedades cristalinas. Muitos processos de deposição estabelecidos hoje ainda utilizam altas temperaturas, o que impede sua deposição sobre superfícies ou substratos sensíveis a altas temperaturas. O objetivo deste trabalho é desenvolver técnicas de deposição de filmes de ZnO, principalmente em baixas temperaturas ( 100°C), pelo método de magnetron sputtering de rádio frequência, para avaliar a influência dos gases de processo nas características estruturais, estequiométricas, elétricas e ópticas dos filmes. Para isso, foram obtidos filmes utilizando pressão total de argônio, e pressões parciais de argônio e oxigênio e argônio e nitrogênio, utilizando alvo cerâmico de óxido de zinco ou alvo metálico de zinco. Para alvo de ZnO, filmes com condutividade tipo n foram obtidos em ambiente de argônio, em condições que geraram deficiências de oxigênio. Filmes altamente resistivos foram obtidos com a utilização de pressão parcial de oxigênio no gás de processo, em condições que resultaram em filmes estequiométricos, inclusive com condutividade tipo p. Condutividade tipo p mais alta foi observada, apenas por ponta quente, para uma amostra obtida em argônio logo após a utilização de nitrogênio na câmara de processo, que provavelmente sofreu influência da dopagem não intencional do cobre, que foi identificado como um contaminante do processo devido à estrutura da câmara. Para alvo de Zn, observou-se a formação de nitreto de zinco, que demonstrou alta capacidade de oxidação em ambiente atmosférico, e portanto, transforma-se naturalmente ao longo do tempo ou por processos de oxidação térmica em ZnO dopado com nitrogênio. Filmes de ZnO produzidos a partir de nitreto de zinco foram os únicos dos testados que apresentaram fotoluminescência característica do ZnO, mesmo para processos onde não houve aquecimento intencional.

Propriedade fotoluminescente da ZrO2: Tb+3, Eu+3, Tm+3 obtida pelo método de polimerização de complexos

Recent studies are investigating a new class of inorganic materials which arise as a promising option for high performance applications in the field of photoluminescence. Highlight for rare earth (TR +3 ) doped, which have a high luminous efficiency, long decay time and being able to emit radiation in the visible range, specific to each element. In this study, we synthesized ZrO2: Tb +3 , Eu +3 , Tm +3 nanoparticles complex polymerization method (CPM). We investigated the influences caused by the heat treatment temperature and the content of dopants in zirconia photoluminescent behavior. The particles were calcined at temperature of 400, 500 and 600 ° C for two hours and ranged in concentration of dopants 1, 2, 4 and 8 mol% TR +3 . The samples were characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, photoluminescence of measurements and uv-visible of spectroscopies. The results of X-ray diffraction confirmed the formation of the tetragonal and cubic phases in accordance with the content of dopants. The photoluminescence spectra show emission in the region corresponding simultaneous to blue (450 nm), green (550 nm) and red (615 nm). According to the results, ZrO2 particles co-doped with rare earth ions is a promising material white emission with a potential application in the field of photoluminescence