Como uma consequência do uso da radiação, medidas de controle e proteção foram estabelecidas para evitar que humanos e o ambiente sofram com seus efeitos danosos. Nesse sentido, diferentes tipos de materiais são usados para mensurar doses de radiação, como é o caso dos dosímetros. Dosímetros luminescentes baseados em termoluminescência (TL) e luminescência opticamente estimulada (LOE) têm sido investigados desde a metade do século 19, e atualmente, detectores comerciais estão disponíveis. Essas técnicas permitem-nos efetivamente estudar propriedades de materiais, elucidando as características da emissão e os mecanismos relacionados, e fazendo parte na caracterização. Nesse escopo, o óxido de háfnio (HfO2), que tem sido amplamente estudado em eletrônica, tem sido pouco estudado quanto à sua luminescência, com poucos relatos de sua emissão TL. Portanto, este estudo objetivou fazer uma investigação mais detalhada das características luminescentes do HfO2, a influência do tratamento térmico, bem como o potencial de aplicação como um dosímetro de radiação ionizante. Para isso, amostras foram sintetizadas pelo método de precipitação seguido por diferentes tratamentos térmicos em 1000, 1200, 1400 e 1600 °C por 2 horas. A estrutura cristalina foi avaliada por difração de raio-X, enquanto a luminescência foi analisada pelas emissões fluorescente, TL e LOE. Além disso, ressonância de spin eletrônico (RSE) foi realizada para identificar quais defeitos pontuais cumprem papel nesses fenômenos. Resultados demonstraram que os nanocristais de HfO2 foram produzidos com sucesso em fase monoclínica, com tamanhos de cristalito de até 41 nm os quais cresceram com a temperatura do tratamento térmico. As curvas TL são compostas de diversos picos, indicando a presença de diferentes armadilhas de elétrons, sendo o mais proeminente em aproximadamente 130 °C. Análises TM-Tstop e deconvolução demonstraram que os picos têm energia de ativação de até 1,6 eV, que o tratamento térmico levou a uma melhor intensidade TL e beneficiou a criação de armadilhas profundas. Similarmente, o sinal LOE foi intensificado pelo tratamento térmico, tendo duas componentes quando usado estimulação contínua e dois picos para estimulação linearmente modulada, quando usada estimulação no azul. Medidas espectrais indicaram que o material tem uma intensa banda de emissão na região do azul que pode variar de 2,44 até 2,71 eV, dependendo da técnica. Essa característica emissão no azul é principalmente associada com vacâncias de oxigênio do tipo V+, a qual foi aumentada devido ao tratamento térmico e atestada pelo sinal RSE (valores de g de 1,898, 1,957 e 1,985). O mecanismo no qual a LOE ocorre poderia estar relaciono com um processo de óptica não linear de absorção de dois ou três fótons. A amostra calcinada em 1600 °C teve a melhor resposta luminescente e a avaliação das suas propriedades dosimétricas para LOE com estimulação no infravermelho confirmaram o potencial de uso como um detector de radiações, devido a boa reprodutibilidade (variação menor que 3 %), sinal intenso e resposta linear à dose. Adicionalmente, para o melhor do conhecimento do autor, este é a primeira descrição de LOE com estímulo infravermelho para o material, assim como a correlação entre sua luminescência com os centros RSE.

As a consequence of using radiation, measurements of control and protection were established to avoid human beings and the environment from its harmful effects. In this instance, different kinds of materials are used to measure radiation doses, as is the case of dosimeters. Luminescent dosimeters based on thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) have been investigated since the middle of the 19th century, and nowadays, commercial detectors are available. Those techniques effectively allow for studying materials properties, shedding light on the emission features and underlying mechanisms, and in the characterisation of them. In this regard, hafnium oxide (HfO2), which has recently been widely studied in electronics, has poorly been studied regarding its luminescence, with few reports on its TL. Therefore, this study aimed to do a more in-depth investigation of the luminescence features of HfO2, the influence of heat treatment on them, as well as the potential application of it as an ionising radiation dosimeter. For that, samples were synthesised by using the precipitation method followed by different heat treatments at 1000, 1200, 1400 and 1600 °C for 2 hours. Crystalline structure was evaluated by X-ray diffraction (XRD), whilst luminescent was approached by analysing the fluorescence, TL, and OSL emissions. Moreover, electron spin resonance (ESR) was carried out to understand the defects that play a role in those phenomena. Results demonstrated that the HfO2 nanocrystals were successfully produced in a monoclinic arrangement, with crystallite sizes up to 41 nm which increased with the heat treatment temperature. The TL glow curves are composed of several peaks, indicating the presence of different levels of electron traps, with the most prominent peak at about 130 °C. TM-Tstop and deconvolution analyses demonstrated that the peaks have activation energies of up to 1.6 eV, and that heat treatment at higher temperatures led to the improvement of the TL intensity and benefited the creation of deep traps. Similarly, the OSL signal was intensified by the heat treatment, showing the presence of two components in the continuous-wave (CW) mode and two peaks in the linear-modulated (LM) one, when using blue stimulation. Spectral measurements indicated that the material has a bright emission band in the blue region that can vary from 2.44 to 2.71 eV, depending on the technique. This characteristic blueish emission is mainly associated with oxygen vacancies of V+ type, which was enhanced by the heat treatment and attested by the ESR signal (estimated g values of 1.898, 1.957 and 1.985). The mechanism in which the OSL takes place might be related to a non-linear optics process of two or three-photon absorption. The sample calcined at 1600 °C had the best luminescent response and the evaluation of its infrared-stimulated luminescence (IRSL) dosimetric properties confirmed the potential use as a radiation detector due to the good reproducibility (variation lower than 3 %), intense signal, and linear doseresponse. Furthermore, to the best of the author's knowledge, this is the first report of IRSL for the material, as well as of the correlation of its luminescence to the ESR centres.