Caracterização óptica de vidros fosfato dopados com íons emissores terras-raras de Nd3+, Er3+ e Pr3+ e de pontos quânticos coloidais CdSe/ZnS

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martins, Vanessa Menezes
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15612
Resumo: In this work we have studied some of the optical and thermal properties of two different systems. The first being a phosphate glass (called PAN) doped separately with different concentrations of rare earth ions of Nd3+, Er3+ and Pr3+. And the second system contain colloidal quantum dots CdSe/ZnS with different sizes. We began our studies with a PAN:Nd3+ set of samples. In this context, we performed an analysis of the parameters related to the radiative properties such as lifetime radiative and quantum efficiency of luminescence, η, using the Judd Ofelt theory. In addition, we performed measurements of the excited state absorption, and a more detailed study of the energy transfer between the ions, which were evaluated by the micro parameters CDA and CDD. Finally concluding our studies in PAN:Nd3+ glasses, we performed microluminescence measurements. For the PAN:Er3+ samples, it were also calculated parameters related to the radiative properties using the Judd Ofelt theory. With the aid of the technique of Thermal Lens and Judd Ofelt theory it was calculated the values of η. Through an analysis of cross sections emission and lifetime it was possible to see the potential applicability of PAN:Er3+ glass in optical amplifiers. Finally in the PAN:Pr3+ glass we obtained basic spectroscopy measurements such as optical absorption, emission and lifetime. Measurements of microluminescence were also performed, in order to check the energy migration length depending on the concentration of Pr3+ to different wavelengths, so far unknown in literature. All results obtained in this study were analyzed as a function of dopant concentration, and in general, it was found that the PAN glass doped with rare earth ions have a good combination of optical and thermal properties, which are essential for potential applications in optical devices. For the second system (quantum dots CdSe/ZnS), we proposed a model for the thermal loading, whence is possible to estimate the efficiency of energy transfer (ηTE) between two quantum dots with different sizes. In this aspect through estimates and considering the values of η for each individual quantum dot, we were able to determine ηTE. These results are of great relevance, since there are still no reports in the literature of ηTE study between colloidal quantum dots using as a tool the thermal lens technique.
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In addition, we performed measurements of the excited state absorption, and a more detailed study of the energy transfer between the ions, which were evaluated by the micro parameters CDA and CDD. Finally concluding our studies in PAN:Nd3+ glasses, we performed microluminescence measurements. For the PAN:Er3+ samples, it were also calculated parameters related to the radiative properties using the Judd Ofelt theory. With the aid of the technique of Thermal Lens and Judd Ofelt theory it was calculated the values of η. Through an analysis of cross sections emission and lifetime it was possible to see the potential applicability of PAN:Er3+ glass in optical amplifiers. Finally in the PAN:Pr3+ glass we obtained basic spectroscopy measurements such as optical absorption, emission and lifetime. Measurements of microluminescence were also performed, in order to check the energy migration length depending on the concentration of Pr3+ to different wavelengths, so far unknown in literature. All results obtained in this study were analyzed as a function of dopant concentration, and in general, it was found that the PAN glass doped with rare earth ions have a good combination of optical and thermal properties, which are essential for potential applications in optical devices. For the second system (quantum dots CdSe/ZnS), we proposed a model for the thermal loading, whence is possible to estimate the efficiency of energy transfer (ηTE) between two quantum dots with different sizes. In this aspect through estimates and considering the values of η for each individual quantum dot, we were able to determine ηTE. These results are of great relevance, since there are still no reports in the literature of ηTE study between colloidal quantum dots using as a tool the thermal lens technique.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDoutor em FísicaNeste trabalho estudou-se algumas das propriedades ópticas e térmicas de dois diferentes sistemas. O primeiro composto por um vidro fosfato (denominado PAN), dopado separadamente, com diferentes concentrações de íons de Nd3+, Er3+ e Pr3+. E o segundo, trata-se de amostras contendo pontos quânticos coloidais CdSe/ZnS com diferentes diâmetros. Inicialmente, para o vidro PAN dopado com Nd3+, foi realizada uma análise, utilizando a teoria de Judd-Ofelt, dos parâmetros relacionados com as propriedades radiativas, tais como tempo de vida radiativo e eficiência quântica de luminescência, η. Além disso, foram realizadas medidas de absorção do estado excitado, bem como um estudo mais detalhado da transferência de energia entre os íons, os quais foram avaliados através dos microparâmetros de energia CDA e CDD. Finalmente, concluindo nossos estudos nos vidros PAN:Nd3+, realizou-se medidas de varredura de microluminescência. Já nas amostras PAN:Er3+ também foram calculados os parâmetros relacionados com as propriedades radiativas, utilizando a teoria de Judd Ofelt. Com o auxílio da técnica de lente térmica e teoria de Judd Ofelt calculou-se os valores de η. Através de uma análise das seções de choque de emissão e tempo de vida foi verificado o grande potencial de aplicabilidade do vidro PAN:Er3+ em amplificadores ópticos. Por último, no vidro PAN:Pr3+ obtivemos medidas de espectroscopia básica, como absorção óptica, emissão e tempo de vida. E com as medidas de microluminescência, verificamos o comportamento do comprimento de migração de energia em função da concentração de Pr3+ para diferentes comprimentos de onda, até então desconhecidos na literatura. Assim, todos os resultados obtidos neste trabalho foram analisados em função da concentração de dopante, e de uma maneira geral, constatou-se que o vidro PAN dopado com íons terras raras possui uma boa combinação das propriedades ópticas e térmicas, essenciais para possíveis aplicações em dispositivos ópticos. Para o segundo sistema estudado (ponto quântico CdSe/ZnS), propusemos um modelo para a carga térmica de onde foi possível estimarmos a eficiência de transferência de energia (ηTE) entre dois pontos quânticos com diâmetros diferentes, considerando os valores de η para cada ponto quântico individual. Esses resultados foram de grande relevância, uma vez que ainda não existem relatos na literatura do estudo de ηTE entre pontos quânticos coloidais usando como ferramenta a técnica de lente térmica.Universidade Federal de UberlândiaBRPrograma de Pós-graduação em FísicaCiências Exatas e da TerraUFUMessias, Djalmir Nestorhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4768586Z5Lima, Sandro Marciohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4702555E8Barbosa Neto, Newton Martinshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4794204Y8Pilla, Vivianehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4728957H3Sampaio, Juraci Aparecidohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4792933T5Martins, Vanessa Menezes2016-06-22T18:42:57Z2014-02-252016-06-22T18:42:57Z2013-10-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfMARTINS, Vanessa Menezes. Caracterização óptica de vidros fosfato dopados com íons emissores terras-raras de Nd3+, Er3+ e Pr3+ e de pontos quânticos coloidais CdSe/ZnS. 2013. 280 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15612porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2016-06-23T06:22:39Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/15612Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2016-06-23T06:22:39Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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description In this work we have studied some of the optical and thermal properties of two different systems. The first being a phosphate glass (called PAN) doped separately with different concentrations of rare earth ions of Nd3+, Er3+ and Pr3+. And the second system contain colloidal quantum dots CdSe/ZnS with different sizes. We began our studies with a PAN:Nd3+ set of samples. In this context, we performed an analysis of the parameters related to the radiative properties such as lifetime radiative and quantum efficiency of luminescence, η, using the Judd Ofelt theory. In addition, we performed measurements of the excited state absorption, and a more detailed study of the energy transfer between the ions, which were evaluated by the micro parameters CDA and CDD. Finally concluding our studies in PAN:Nd3+ glasses, we performed microluminescence measurements. For the PAN:Er3+ samples, it were also calculated parameters related to the radiative properties using the Judd Ofelt theory. With the aid of the technique of Thermal Lens and Judd Ofelt theory it was calculated the values of η. Through an analysis of cross sections emission and lifetime it was possible to see the potential applicability of PAN:Er3+ glass in optical amplifiers. Finally in the PAN:Pr3+ glass we obtained basic spectroscopy measurements such as optical absorption, emission and lifetime. Measurements of microluminescence were also performed, in order to check the energy migration length depending on the concentration of Pr3+ to different wavelengths, so far unknown in literature. All results obtained in this study were analyzed as a function of dopant concentration, and in general, it was found that the PAN glass doped with rare earth ions have a good combination of optical and thermal properties, which are essential for potential applications in optical devices. For the second system (quantum dots CdSe/ZnS), we proposed a model for the thermal loading, whence is possible to estimate the efficiency of energy transfer (ηTE) between two quantum dots with different sizes. In this aspect through estimates and considering the values of η for each individual quantum dot, we were able to determine ηTE. These results are of great relevance, since there are still no reports in the literature of ηTE study between colloidal quantum dots using as a tool the thermal lens technique.
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