Exploração da luminescência de filmes finos de ZnO dopados com érbio e európio
| dc.contributor.advisor-co1 | Rodrigues, Ariano De Giovanni | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4881530489438346 | por |
| dc.contributor.advisor1 | Godoy, Marcio Peron Franco de | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2609654784637427 | por |
| dc.contributor.author | Santos, Camila Ianhez Pereira dos | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/5254661642325605 | por |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-8803-0882 | por |
| dc.date.accessioned | 2024-11-08T12:07:00Z | |
| dc.date.available | 2024-11-08T12:07:00Z | |
| dc.date.issued | 2024-07-25 | |
| dc.description.abstract | Trivalent rare earth ions (RE³⁺) possess unique electronic configurations and numerous energy levels, resulting in fascinating optical properties across the visible region. These characteristics open various application perspectives in optoelectronic devices, besides encouraging the development of luminescent materials with REs. In this work, pure and doped (2%) zinc oxide (ZnO) thin films with the REs erbium (Er³⁺) or europium (Eu³⁺) were deposited by Spray Pyrolysis. The films were synthesized under two different conditions, resulting in materials with lower crystallinity (SP group) and higher crystallinity (SO group). The luminescence of the REs was also investigated by varying temperature conditions (25 K - 265 K) and hydrostatic pressure (up to 13.5 GPa). X-Ray Diffraction (XRD) indicated that all materials presented the hexagonal wurtzite phase of ZnO. The pure and doped ZnO films from the SO group exhibited crystallites up to 4x larger than those of the SP group, which also showed a more opaque and rougher surface. UV-Vis spectroscopy measurements showed a shift of ~ 4% in the optical gap energy to lower values in the SP group films. Photoluminescence (PL) spectroscopy revealed an increase of over 200x in the intensity of Eu³⁺ optical emissions when doped in a less crystalline structure. The presence of Stark emission peaks in the Er³⁺-doped ZnO film from the SP group highlighted the significant influence of the crystal field. PL measurements with increasing temperature showed a corresponding increase in Eu³⁺ luminescence intensity, likely due to energy transfer between this ion and ZnO energy levels, caused by intrinsic defects. Additionally, the PL investigation under pressure revealed a decrease in the intensity of all Eu³⁺ optical emissions at 10 GPa. This reduction can be attributed to the consolidation of a phase mixture with hexagonal and cubic structures in the material, as observed in the XRD measurements at the same pressure. | eng |
| dc.description.resumo | Íons trivalentes de terras raras (TR³⁺) possuem configurações eletrônicas únicas e inúmeros níveis de energia, conferindo-lhes propriedades ópticas fascinantes em toda a região do visível. Essas características abrem diversas perspectivas de aplicação em dispositivos optoeletrônicos, além de incentivarem o desenvolvimento de materiais luminescentes com TRs. Neste trabalho, filmes finos de óxido de zinco (ZnO) puros e dopados (2%) com os TRs érbio (Er³⁺) ou európio (Eu³⁺) foram depositados por Spray Pirólise. Os filmes foram sintetizados em duas condições diferentes, resultando em materiais de menor cristalinidade (grupo SP) e maior cristalinidade (grupo SO). A luminescência dos TRs foi investigada em função de variações de temperatura (25 K - 265 K) e de pressão hidrostática (até 13,5 GPa). A Difração de Raios-X (DRX) indicou que todos os materiais apresentaram a fase hexagonal wurtzita do ZnO. Os filmes de ZnO puro e dopados do grupo SO exibiram cristalitos até 4x maiores que os do grupo SP, que também apresentaram superfície mais opaca e rugosa. Medidas de espectroscopia UV-Vis mostraram um desvio de ~ 4% na energia do gap óptico para menores valores nos filmes do grupo SP. A espectroscopia de fotoluminescência (PL) revelou um aumento superior a 200x na intensidade das emissões ópticas do Eu³⁺ quando dopado em uma estrutura menos cristalina. A presença de picos de emissão Stark no filme de ZnO dopado com Er³⁺ do grupo SP destacou a influência significativa do campo cristalino. As medidas de PL com aumento da temperatura mostraram um aumento correspondente na intensidade de luminescência do Eu³⁺, provavelmente devido à transferência de energia entre este íon e níveis de energia do ZnO, causados por defeitos intrínsecos. Além disso, a investigação da PL em função da pressão revelou uma queda na intensidade de todas as emissões ópticas em 10 GPa. Essa diminuição pode ser atribuída à consolidação de uma mistura de fases com estruturas hexagonal e cúbica no material, observada nas medidas de DRX para a mesma pressão. | por |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
| dc.identifier.citation | SANTOS, Camila Ianhez Pereira dos. Exploração da luminescência de filmes finos de ZnO dopados com érbio e európio. 2024. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20962. | por |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20962 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF | por |
| dc.rights | Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ | * |
| dc.subject | ZnO | por |
| dc.subject | Luminescência | por |
| dc.subject | Terras-raras | por |
| dc.subject | Spray-Pirólise | por |
| dc.subject | Pressão | por |
| dc.subject | Luminescence | eng |
| dc.subject | Rare-earths | eng |
| dc.subject | Spray-Pyrolysis | eng |
| dc.subject | Pressure | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA | por |
| dc.title | Exploração da luminescência de filmes finos de ZnO dopados com érbio e európio | por |
| dc.title.alternative | Exploration of the luminescence of ZnO thin films doped with erbium and europium | eng |
| dc.type | Tese | por |
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