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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.76.2023.tde-18082023-093815
Documento
Autor
Nome completo
José Yitzhak Aarón Chacaliaza Ricaldi
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2023
Orientador
Banca examinadora
Marega Junior, Euclydes (Presidente)
Messaddeq, Younes
Rodrigues, Ariano de Giovanni
Título em inglês
Thin films based on Er3+ doped germanate-tellurite nanoglasses for Plasmonics
Palavras-chave em inglês
Glasses
Light-matter interaction
Plasmonics
Rare-earth ions
Thin films
Resumo em inglês
Er3+-doped germanate-tellurite glasses were synthesized using the conventional meltquenching technique. The glass samples were melted at 900 ºC and subsequently subjected to heat treatment at 290 ºC. Optical characterization of the glasses included refractive index measurements, photoluminescence, radiative lifetime decay, and UV-VIS-NIR absorption spectroscopy were performed. Additionally, the influence of Er3+ doping on the glass structure was investigated using FTIR, Raman spectroscopy, and X-ray diffraction. The second part of this dissertation focused on fabricating nanostructured glasses (nanoglasses) and plasmonic metasurfaces on gold thin film. The nanoglasses were mixed in a solution of polymethyl methacrylate and deposited on the metasurfaces using spincoating. The roughness and thickness of the thin films were characterized using atomic force microscopy and contact profilometry. The luminescence properties of the thin film were examined using fluorescence confocal microscopy. The confocal optical microscopy and confocal lifetime fluorescence techniques were used to investigate the coupling mechanisms between surface plasmons polaritons located on the metasurface and the rare-earth ions. It was observed that when Er3+ ions are located close to the surface, there is a strong coupling mechanism between them due to the reduction in the radiative lifetime of the Er3+ emitter. This coupling is more evident in smaller nanoparticles, that is, closer to the interface. The results show the possibility of developing photonic devices using this platform.
Título em português
Filmes finos baseados em nanovidros germânio-telurito dopados con Er3+ para Plasmônica
Palavras-chave em português
Filmes finos
Interação luz-matéria
Ions de terras raras
Plasmônica
Vidros
Resumo em português
Vidros de germanato-telurito dopados com Er3+ foram sintetizados utilizando a técnica convencional de fusão e resfriamento rápido. As amostras de vidro foram fundidas a 900 ºC e, posteriormente, submetidas a tratamento térmico a 290 ºC. A caracterização óptica dos vidros incluiu medidas de índice de refração, fotoluminescência, decaimento do tempo de vida radiativo e espectroscopia de absorção UV-VIS-NIR. Além disso, a influência do dopamento de Er3+ na estrutura do vidro foi investigada utilizando FTIR, espectroscopia Raman e difração de raios X. A segunda parte desta dissertação concentrou-se na fabricação de vidros nanoestruturados (nanovidros) e metassuperfícies plasmônicas em filmes finos de ouro. Os nanovidros foram misturados em uma solução de polimetil-metacrilato e depositados nas metassuperfícies por meio de spin-coating. A rugosidade e a espessura dos filmes finos foram caracterizadas utilizando microscopia de força atômica e profilometria de contato. As propriedades de luminescência do filme fino foram examinadas utilizando microscopia confocal de fluorescência. As técnicas de microscopia óptica confocal e fluorescência com tempo de vida confocal foram usadas para investigar os mecanismos de acoplamento entre polaritons de plasmônio de superfície localizados na metassuperfície e os íons de terras raras. Observou-se que quando os íons Er3+ estão localizados próximos à superfície, há um forte mecanismo de acoplamento entre eles devido à redução do tempo de vida radiativo do emissor Er3+. Esse acoplamento é mais evidente em nanopartículas menores, ou seja, mais próximas da interface. Os resultados mostram a possibilidade de desenvolver dispositivos fotônicos usando essa plataforma.
 
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Data de Publicação
2023-08-18
 
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