Síntese, crescimento e caracterização de cristais de Bi 12Ti1-xGaxO20 para aplicações em dispositivos optoeletrônicos

Neste trabalho foram realizados a síntese, o crescimento e a caracterização de cristais de Bi 12Ti1-xGaxO20 (BTGaO) para avaliar suas potencialidades tecnológicas em dispositivos do estado sólido, especificamente para registros holográficos. Através da síntese do estado sólido, foi possível determin...

Full description

Access type:openAccess
Publication Date:1998
Main Author: Arilson Reges Lobato
Advisor: Antonio Carlos Hernandes
Referee: Jaime Frejlich Sochaczewsky, Jose Arana Varela
Document type: Master thesis
Language:por
Published: Universidade de São Paulo
Program: Física
Portuguese subjects:
BTO
English subjects:
BTO
Online Access:http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-09122013-101217/
Portuguese abstract:Neste trabalho foram realizados a síntese, o crescimento e a caracterização de cristais de Bi 12Ti1-xGaxO20 (BTGaO) para avaliar suas potencialidades tecnológicas em dispositivos do estado sólido, especificamente para registros holográficos. Através da síntese do estado sólido, foi possível determinar um limite máximo de 20% utilizando uma forma estequiométrica de substituição. Considerando a não-estequiometria do sistema Bi2O3:Ga2O3 obtivemos soluções sólidas completas. Os cristais de B12Ti1-xGaxO20 (BTGaO)foram obtidos pelo método de TSSG (Top Seed Solution Growth), utilizando como solvente excesso de Bi2O3 . Cristais de boa qualidade óptica e estrutural foram crescidos utilizando-se taxas de puxamento de 0,2 0,3 mm/h e rotação de 5- 30 rpm . Das medidas de composição dos cristais realizadas por microssonda (EDS) foi possível determinarmos o coeficiente de segregação efetivo do Ga em Bi12TiO20 como sendo maior do que um. Por meio de análise térmica diferencial (DTA) foi possível verificar que a temperatura de fusão diminui de acordo com os diferentes níveis de substituição. Verificamos que a introdução do Ga na matriz de BTO aumenta a atividade óptica (BTO puro de 6.4°/mm; BTGaO-30% de substituição de 9.8°/mm) e para o BGaO nominalmente puro encontramos um valor da ordem de 150% maior (15.9°/mm). A corrente no escuro aumentou em quatro ordens de grandeza (ID=10-9 A) em relação àquela presente nos cristais de BTO nominalmente puro (ID=10-13 A) enquanto nenhuma fotocorrente foi detectada. O coeficiente de absorção óptica diminuiu em todo espectro visível e o coeficiente eletroóptico não apresentou variação significativa (5,20pm/V para o BTO e 5,4 - 5,6pm/V para os cristais de BTGaO). A análise das propriedades ópticas indicam que os cristais de Bi12Ti1-xGaxO20 são inadequados para registros holográfico no vermelho. Porém sua maior transparência na região do espectro visível pode qualificá-lo como um novo meio para dispositivos optoeletrônicos
English abstract:In this work the synthesis, the growth and crystal characterization of Bi 12Ti1-xGaxO20 (BTGaO) have been carried out to evaluate its technological potentialities in solid state devices, specifically for holographic recorders. Through the synthesis of the solid state, it was possible to determine a maximum limit of 20% using an stoichioinetric form of substitution. Considering the non-stoichiometry of the Bi2O3:Ga203 system we got full solid solutions. The crystals of BTGaO have been gotten by the TSSG method (Top Seed Solution Growth), using as solvent excess of BiO3. Crystals with good optic and structural quality have been grown using pulling rates of 0.2-0.3 mm/h and rotation of 5-30rpm. From the measures of composition through microprobe(EDS) in crystals, it was possible to determine the effective coefficient of segregation of Ga in Bi12TiO20 as being bigger than one. By means of differential thermal analysis (DTA), it was possible to verify that the melting temperature diminishes in accordance with the different leveis of substitution. We verify the introduction of Ga in the host of BTO increases the optical activity (in pure BTO = 6.4°/mm; 9.8°/mm 30% of substitution) and for nominally pure BGaO vve find a value 150% higher (15.9°/mm). The dark current increase in four orders of magnitude (ID=10-9 A) in relation to crystals of pure BTO (ID=10-13 A) while not any photocurrent was detected. The optical absorption coefficient diminishes in ali visible spectrum. The electrooptical coefficient did not present significant variation (5.20pm/V for BTO and 5.4-5.6pm/V for crystals of BTGaO). The analysis of the optical properties indicates that the crystals of Bi12Ti1-xGaxO20 are inadequate for holographic recorders. However its bigger transparency in the region of the visible specter can chancterize it as new medium for optoeletronical devices