Síntese e estudo das propriedades estruturais, térmicas, ópticas e espectroscópicas dos vidros cálcio boroteluretos dopados com Er2O3

Autor: Gomes, Jheimison Ferreira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMAUniversidade Federal do MaranhãoUFMA.
Druh dokumentu: masterThesis
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ)
Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP)
The synthesis, structural, thermal optical and spectroscopic properties of calcium borotellurite erbium trivalent (Er3+) doped glasses are investigated in this study. The samples composition follows the equation 10CaF2 – (29.9-0.4x)CaO – (60-0.6x)B2O3 –xTeO2 – 0.1Er2O3, x = 10, 16, 22, 30 and 50 mol%, and the melt-quenching (in air) method were used. X-ray diffraction, density, refraction index, luminescence, optical absorption, lifetime, DTA and specific heat measurements were carried out and the molar volume (Vm) and the electronic polarizability were calculed (αm) The results are discussed in terms of tellurium oxide content. Samples were successfully synthesized and the results of X-ray diffraction proved the amorphous character of the structure. It was observed increasing values of density, molar volume, refractive index and electronic polarizability as consequence of the TeO2 adding. The spectroscopy Raman and FTIR presented the TeO3, TeO3+1, TeO4, BO4, BO3, boroxol ring, pyro-, meta- and orthoborate groups. The increasing content of TeO2 results in an increase of NBO’s. The thermal analysis shows a decrease in the glass transition temperature (Tg), crystallization temperature (Tx) and specific heat with the increase of TeO2 content. All samples presented good thermal stability, according to Hrubý parameter, with οT > 100 °C. The optical band gap energy decreases with the increase of TeO2 due to the increase of nonbridging oxygens (NBO’s) units. Luminescence intensity and radiative lifetimes at 1530 nm show increases with the TeO2 content. Such behavior is associated with the reduction of hydroxyl groups and network phonon energy. The calcium borotellurite Er3+ doped glasses, named Er:CaBTeX, presented properties promising in photonics devices application.
Nesse trabalho apresentamos a síntese e o estudo das propriedades estruturais, térmicas, ópticas e espectroscópicas de uma série de vidros cálcio boroteluretos dopados com o íon érbio trivalente. A série vítrea seguiu o sistema de composições: 10CaF2 – (29,9- 0,4x)CaO – (60 – 0,6x)B2O3 – xTeO2 – 0,1Er2O3, em que, x = 10, 16, 22, 30 e 50 %mol, e foi produzida pelo método de fusão-resfriamento em atmosfera a ar. Realizamos caracterizações estruturais (Difração de raios – X, Densidade volumétrica, Espectroscopia Raman e Infravermelho por transformada de Fourier), térmicas (Análise Térmica Diferencial e Calor específico), óptica (Índice de refração) e espectroscópicas (Absorção óptica, Luminescência e Tempo de vida). Mediante esses resultados calculamos o volume Molar (Vm), a energia do band gap óptico (Eg) e a polarizabilidade eletrônica (αm). Todos os resultados foram discutidos em função da concentração de TeO2 dos vidros. As amostras foram sintetizadas com êxito, os difratogramas de raios - X comprovaram o caráter amorfo de todos os vidros cálcio boroteluretos. Os valores de densidade, volume molar, índice de refração e polarizabilidade eletrônica, aumentaram com o aumento da concentração de TeO2. Os resultados de espectroscopia Raman e FTIR, apresentaram a presença de grupos TeO3, TeO3+1, TeO4, BO4, BO3, anéis de boroxol, grupos piro-, meta- e ortoboratos. O aumento de conteúdo de TeO2 acarretou em um aumento de oxigênios não-ligados (NBO’s). As caracterizações térmicas mostraram uma redução na temperatura de transição vítrea (Tg), temperatura de início de cristalização (Tx) e calor específico com o acréscimo da concentração de TeO2 na composição das amostras. Todas as amostras apresentaram uma boa estabilidade térmica, segundo o parâmetro de Hrubý, com οT > 100°C. A energia do band gap óptico reduziu com aumento da concentração de TeO2, devido ao aumento de NBO’s. Nos resultados de luminescência em ~1530 nm, os vidros com maior concentração TeO2 apresentaram maior intensidade de emissão. Esse comportamento é relacionado à redução de hidroxilas livres. O tempo de vida da emissão 1530 nm aumenta com a concentração de TeO2 devido à redução da energia de fônons da rede. A série de vidros cálcio boroteluretos dopados com érbio, nomeados Er:CaBTeX, apresentou propriedades promissoras para possíveis aplicações em dispositivos fotônicos.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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