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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2022.tde-05072023-140906
Document
Author
Full name
Renato Mitio Gunji
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Kassab, Luciana Reyes Pires (President)
Cacho, Vanessa Duarte Del
Silva, Ana Neilde Rodrigues da
Title in Portuguese
Síntese e caracterização de compósitos metal-dielétrico com vidros TeO2-ZnO dopados com íons de Ho3+/Tm3+/Yb3+ e nanopartículas de TiO2 e Ag para dispositivos de luz sintonizáveis no visível e geração de luz branca.
Keywords in Portuguese
Fotônica
Itérbio
Luz branca
Luz sintonizável
Terras raras
Vidro
Abstract in Portuguese
Este trabalho possui interesse em dar continuidade a uma linha de pesquisa de bastante peso no âmbito da ciência e fotônica. Tem como objetivo principal estudar a produção e a caracterização de amostras vítreas de telurito dopadas com íons de hólmio, túlio e itérbio, nanopartículas de TiO2 e de prata (Ag) para aplicações com dispositivos de luz branca e sintonizáveis na região do visível. As amostras foram produzidas pela técnica de fusão seguida de resfriamento rápido e caracterizadas por medidas de absorção, luminescência com excitação em 980 nm para diversas potências de excitação e microscopia eletrônica de transmissão. Pelas medidas de absorção foi possível identificar a incorporação dos íons de terras-raras na forma trivalente; pelas medidas de luminescência foi estudada a influência das nanopartículas de TiO2 e de na obtenção da luz branca e na sintonização de luz na região do visível. A identificação das referidas nanopartículas e estrutura cristalina foi feita por análises de microscopia eletrônica de transmissão e difração de elétrons, respectivamente. Embora todas tenham apresentado emissão na região próxima à do branco, para uma dada potência de excitação, destaca-se a amostra com Ag, com tratamento adicional de 12 horas. Observa-se ainda para todas as amostras, sintonização de luz na região do visível do espectro eletromagnético compreendida entre o azul e o laranja. Cabe ainda acrescentar que, dentre todas as amostras, a que apresenta maior sintonização foi a amostra com TiO2. Foi corroborada a participação de 2 fótons associadas às transições (5F4; 5S2) 5I8 e 1G4 3F4 dos íons de Ho3+ e Tm3+ e 5F5 5I8 dos íons de Tm3+, respectivamente; a participação de 3 fótons associada à transição do 1G43H6 dos íons de Tm3+ também pôde ser comprovada. Os resultados obtidos mostram que as presentes amostras têm diversas aplicações para fotônica, como lasers, displays e dispositivos para luz branca.
Title in English
Synthesis and characterization of metal-dielectric composites with TeO2-ZnO glasses doped with Ho3+/Tm3+/Yb3+ ions and TiO2 and Ag nanoparticles for tunable visible light devices and white light generation.
Keywords in English
Glasses
Metal-dielectric composites
Metallic nanoparticles
White light
Abstract in English
This work is interested in continuing a line of research of considerable weight in the field of science and photonics. Its main objective is to study the production and characterization of glassy tellurite samples doped with holmium, thulium and ytterbium ions, TiO2 and silver (Ag) nanoparticles for applications with white light and tunable devices in the visible region. The samples were produced by the melting technique followed by rapid cooling and characterized by measurements of absorption, luminescence with excitation at 980 nm for different excitation powers and transmission electron microscopy. Through the absorption measurements, it was possible to identify the incorporation of rare-earth ions in the trivalent form; through luminescence measurements, the influence of TiO2 and Ag nanoparticles on obtaining white light and on light tuning in the visible region was studied. The identification of the aforementioned nanoparticles and crystalline structure was performed by transmission electron microscopy and electron diffraction analysis, respectively. Although all of them showed emission in the region close to the white, for a given excitation power, the sample with Ag, and with additional treatment of 12 hours showed the best performance for that purpose. It is also observed for all samples, light tuning in the visible region of the electromagnetic spectrum between blue and orange; it should also be added that, among all the samples, the one with the greatest tuning is the sample with TiO2. It was corroborated the participation of 2 photons associated with the transitions (5F4; 5S2) 5I8 and 1G4 3F4 of Ho3+ and of Tm3+ ions and 5F5 5I8 of Tm3+ ions, respectively; the participation of 3 photons associated with the 1G43H6 transition of Tm3+ ions could also be proven. The results obtained show that the present samples have several applications for photonics, such as lasers, displays and white light devices.
 
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Publishing Date
2023-07-10
 
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