Caracterização das propriedades espectroscópicas e termo-ópticas de vidros teluretos TeO2-Li2O-ZnO dopados com Er2O3

• Autor(a) principal: Gonçalves, Anderson
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
• Texto Completo: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3422
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Érbio; Luminescência; Judd-Ofelt; Lente térmica; Espelho térmico; Erbium; Luminescence; Judd-Ofelt; Thermal lens; Thermal mirror

Amostras de vidros teluretos na composição 65TeO2-15Li2O-20 ZnO foram dopadas com diferentes concentrações de Er2O3 e investigadas neste trabalho. As amostras foram sintetizadas através do método de melting quenching em atmosfera ambiente. A caracterização de suas propriedades térmicas, ópticas, espectroscópicas e termo-ópticas foi realizada através das técnicas de absorção óptica, luminescência, tempo de vida, espectroscopia de lente térmica, espectroscopia de espelho térmico e demais técnicas complementares. As medidas de absorção óptica nas regiões do UV-Vis-NIR evidenciaram a incorporação dos íons de Er3+ nos vidros obtidos. Sob excitação em 488 nm as amostras apresentaram emissão nas regiões do verde e vermelho, sendo a banda referente a transição 4S3=2 ! 4I15=2 (552 nm) a mais intensa. As amostras com concentrações superiores a 0,5 mol% de Er2O3 apresentaram efeito de quenching de luminescência. Na região do infravermelho próximo, as bandas de emissão mais intensas foram as referentes as transições dos níveis 4I11=2 (992 nm) e 4I13=2 (1550 nm) para o nível fundamental, as quais apresentaram um aumento relativo na intensidade em função da concentração do dopante e valores de tempo de vida ligeiramente maiores do que os encontrados na literatura para vidros teluretos. Sob excitação em 975 nm, foi observado o efeito de luminescência de conversão ascendente, com bandas de emissão também nas regiões do verde e vermelho e um aumento relativo da emissão no vermelho com o aumento dopante. A dependência quadrática com a potência de excitação foi avaliada, indicando que dois fótons estão contribuindo para o processo. Já a banda de emissão em 1550 nm apresentou um aumento da largura a meia altura com uma menor quantidade de dopante quando comparado a outros sistemas vítreos. Isto abre a possibilidade do uso da matriz hospedeira como amplificadora de banda na região do infravermelho. Foram também determinados os parâmetros de Judd-Ofelt ( t), os quais indicaram a formação de unidades de TeO3, que causam mudanças na polarizabilidade e simetria ao redor dos íons de Er3+ com o aumento de dopante na matriz. A partir dos parâmetros de JO foram determinados também os valores da eficiência quântica de luminescência, sendo a máxima eficiência igual a 89,2% para a transição do nível 4I13=2 e 15,8% para o nível 4S3=2. A difusividade térmica das amostras foi determinada tanto por medidas de lente térmica quanto de espelho térmico. Os valores obtidos apresentaram boa concordância entre as técnicas e também com a literatura. Outro dado obtido a partir destas técnicas foi a fração de energia absorvida que é convertida em calor ( ). Estes apresentaram valores próximos e o mesmo comportamento para as duas técnicas, sendo um indicativo que os resultados obtidos estão coerentes. O comportamento de para as amostras dopadas também está em concordância com os resultados de luminescência, apresentando um aumento relevante dos valores para concentrações maiores que 0,5 mol% de Er2O3. Amostras de vidros teluretos na composição 65TeO2-15Li2O-20 ZnO foram dopadas com diferentes concentrações de Er2O3 e investigadas neste trabalho. As amostras foram sintetizadas através do método de melting quenching em atmosfera ambiente. A caracterização de suas propriedades térmicas, ópticas, espectroscópicas e termo-ópticas foi realizada através das técnicas de absorção óptica, luminescência, tempo de vida, espectroscopia de lente térmica, espectroscopia de espelho térmico e demais técnicas complementares. As medidas de absorção óptica nas regiões do UV-Vis-NIR evidenciaram a incorporação dos íons de Er3+ nos vidros obtidos. Sob excitação em 488 nm as amostras apresentaram emissão nas regiões do verde e vermelho, sendo a banda referente a transição 4S3=2 ! 4I15=2 (552 nm) a mais intensa. As amostras com concentrações superiores a 0,5 mol% de Er2O3 apresentaram efeito de quenching de luminescência. Na região do infravermelho próximo, as bandas de emissão mais intensas foram as referentes as transições dos níveis 4I11=2 (992 nm) e 4I13=2 (1550 nm) para o nível fundamental, as quais apresentaram um aumento relativo na intensidade em função da concentração do dopante e valores de tempo de vida ligeiramente maiores do que os encontrados na literatura para vidros teluretos. Sob excitação em 975 nm, foi observado o efeito de luminescência de conversão ascendente, com bandas de emissão também nas regiões do verde e vermelho e um aumento relativo da emissão no vermelho com o aumento dopante. A dependência quadrática com a potência de excitação foi avaliada, indicando que dois fótons estão contribuindo para o processo. Já a banda de emissão em 1550 nm apresentou um aumento da largura a meia altura com uma menor quantidade de dopante quando comparado a outros sistemas vítreos. Isto abre a possibilidade do uso da matriz hospedeira como amplificadora de banda na região do infravermelho. Foram também determinados os parâmetros de Judd-Ofelt ( t), os quais indicaram a formação de unidades de TeO3, que causam mudanças na polarizabilidade e simetria ao redor dos íons de Er3+ com o aumento de dopante na matriz. A partir dos parâmetros de JO foram determinados também os valores da eficiência quântica de luminescência, sendo a máxima eficiência igual a 89,2% para a transição do nível 4I13=2 e 15,8% para o nível 4S3=2. A difusividade térmica das amostras foi determinada tanto por medidas de lente térmica quanto de espelho térmico. Os valores obtidos apresentaram boa concordância entre as técnicas e também com a literatura. Outro dado obtido a partir destas técnicas foi a fração de energia absorvida que é convertida em calor ( ). Estes apresentaram valores próximos e o mesmo comportamento para as duas técnicas, sendo um indicativo que os resultados obtidos estão coerentes. O comportamento de para as amostras dopadas também está em concordância com os resultados de luminescência, apresentando um aumento relevante dos valores para concentrações maiores que 0,5 mol% de Er2O3.