Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo502_1.pdf: 4410988 bytes, checksum: 044aeb3e87c891836eec101e604034ae (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho teve como objetivo principal a construção e utilização de um laser pulsado operando com travamentos de modos passivo. O laser construído tem a sua tecnologia toda baseada em fibras ópticas, e o travamento de modos é obtido através da rotação não linear da polarização. Foram realizadas caracterizações espectrais, temporais e medidas de rotação de polarização utilizando um polarímetro, em função da potência de bombeamento. Foi analisado também o efeito da dispersão na cavidade. O meio ativo laser foi uma fibra dopada com o íon terra rara Er+3 com absorção de 35 dB/m em 1530 nm, sendo esse meio ativo bombeado com um laser de diodo operando em 980 nm, gerando emissão laser em torno de 1560 nm. Com o laser foram gerados pulsos em torno de 5 picosegundos de largura temporal e uma taxa de repetição de aproximadamente 16 MHz. Dependendo do comprimento da cavidade, a taxa de repetição pode ser variada. O laser foi utilizado para medir o índice de refração não linear da água, utilizando para isso a técnica de varredura Z (Z-scan) com controle térmico. Na montagem do experimento foi usado o laser de fibra operando em 1562 nm, com pulsos da ordem de 6 ps de duração, e uma taxa de repetição da ordem de 29 MHz. Obtivemos para o índice de refração não linear da água o valor de n2 = −1,62×10−14cm2/W, que tem como origem o efeito não linear térmico presente em líquidos

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandoMarini.pdf: 872940 bytes, checksum: 00bc75841ddcac163c60f80471aee109 (MD5) Previous issue date: 2006-06-07 / The upconversion process in rare earth elements (Er, Nd, Pr, Tm and Yb) doped fluoride glasses has received great attention from several researches. The main interest is its use in several technological applications as optical amplifiers and lasers. The fluoride glass (ZBLAN) is an amorphous glass and a good rare earth host material with low multiphonon relaxation, good chemical stability under diverse atmospheric conditions and low optical attenuation in the visible region of the electromagnetic spectrum. ZBLAN:Er3+ is a very well studied material of this class. However, the influence of the glass matrix in the upconversion process has not been investigated. This work presents upconversion and the luminescence spectra at T=2K and some definitions. The both spectra was obtained from 4S3/2 -> 4I15/2 transition level and its analysis show us energy reabsorption in the upconversion process. The upconversion spectrum obtained from 4I13/2 -> 4I9/2 transition with 800 nm Ti-Saphire laser show us seven of eight theoretical expected transitions. This results was compared with luminescence spectra obtained from 4I15/2 -> 4F7/2 transition with 488 nm Argon laser, wich show us the eight theoretical expected lines of 4S3/2 -> 4I15/2 transition, and confirm the correct position of this emission lines obtained from upconversion. We propose a possible path of the upconversion excitation process in this sample and an explanation (energy reabsorption process) for the disappearance of one line in upconversion emission spectra. / O processo de conversão ascendente de energia (upconversion) em vidros fluoretos dopados com elementos terras-raras (Er, Nd, Pr, Tm e Yb) tem recebido grande atenção de pesquisadores no mundo inteiro. O interesse se deve principalmente pelas aplicações deste sistema em dispositivos amplificadores ópticos e lasers com inúmeras aplicações tecnológicas. O vidro fluoreto (ZBLAN) é um material amorfo e que pelas suas vantagens de baixa relaxação multifônica; estabilidade frente a condições atmosféricas e baixa atenuação óptica na região visível do espectro eletromagnético se apresenta com um bom material hospedeiro para íons terras-raras. Entretanto, no caso específico, apesar de muito estudado o sistema ZBLAN:Er3+ apresenta algumas indefinições quanto as suas propriedades ópticas. Uma delas é sobre a efetiva participação da rede da matriz vítrea no processo de conversão ascendente de energia. Neste trabalho são apresentadas medidas de upconversion e luminescência em temperatura de 2K com algumas definições. Ambos os espectros foram obtidos na transição 4S3/2 -> 4I15/2 e servem para demonstrar que existe reabsorção de energia no processo de upconversion. O espectro de upconversion obtido a partir do bombeio da transição 4I15/2 -> 4I9/2 com auxílio de um laser de Ti-Safira emitindo em 800nm permite a verificação de sete das oito transições teoricamente esperadas. Assim, com objetivo de certificar os resultados obtidos de upconversion foram realizadas medidas de luminescência a partir do bombeio da transição 4I15/2 -> - 4F7/2 com auxílio de um laser de argônio emitindo na linha 488nm. Da luminescência pode-se realizar a completa identificação das oito transições esperadas na transição 4S3/2 -> 4I15/2 além da confirmação das posições das linhas de emissão obtidas a partir do espectro de upconversion. Propôs-se então um caminho para as transições de excitação que leve ao processo de upconversion na amostra estudada e uma explicação (processo de reabsorção de energia) para desaparecimento de uma das linhas de emissão no espectro de upconversion.

Devido à necessidade da construção de dispositivos integrados (por exemplo micro laser e inversor óptico), estudos espectroscópicos em amostras altamente dopadas são necessários. Entretanto, o procedimento de se utilizar amostras com alta concentração traz consigo o problema da supressão da luminescência, devido a processos de transferência de energia mais intensos. Portanto, neste trabalho, estudamos os processos de transferência de energia que diminuem a luminescência na região do infravermelho utilizando amostras vítreas à base de fluoreto (fluoroindato e fluorozircoaluminato), dopados com Er+3 em concentrações que variam de 0.1 a 20 mol%Er. Obtivemos parâmetros de transferência de energia através de um modelo para os níveis do Er+3 (sistema de equações diferenciais), microparâmetros de transferência de energia e probabilidades de decaimento radiativo, entre outros. Identificamos dois mecanismos de depolução da região do infravermelho, a migração de energia e a conversão ascendente, e dois mecanismos de população dos níveis 4S3/2 e 4F9/2, a absorção do estado excitado e a conversão ascendente por transferência de energia. A análise dos resultados indicou que a conversão ascendente por transferência de energia é o principal mecanismo de população dos níveis 4S3/2 e 4F9/2 / Given the need of integrated devices, as microchip laser and optical inverter, for instance, spectroscopic studies on samples with large ion doping concentrations are necessary. However, the use of highly doped samples brings with it the problem of luminescence quenching due to intense energy transfer processes. Therefore, in the present work we studied the energy transfer processes that diminish the infrared luminescence in two fluoride glass compositions (fluoroindate and fluorozircoaluminate) doped with Er+3 in the range of 0.1 to 20% molar. For that, we obtained energy transfer parameters using rate equations formalism for Er+3 energy levels. We also obtained the microscopic parameters of energy transfer, and radiative decay rates, among others. Two mechanisms of depopulation of level 4I11/2 were identified, energy migration and up conversion. Similarly the mechanisms responsible for the population of levels 4S3/2 and 4F9/2, were identified as excited state absorption and energy transfer up conversion. The results analysis indicates that the energy transfer up conversion is the major mechanism for the population of levels 4S3/2 and 4F9/2.

Resumo: A atividade antimicrobiana do laser Er:YAG foi avaliada sobre biofilme bacteriano constituído por Escherichia coli ATCC 8739, Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 6538 e 3 cepas de Fusobacterium nucleatum e sobre biofilme de microrganismos salivares. Os biofilmes foram submetidos à ação do laser a 1,2 W e 10 Hz por 5, 10, 15, 20, 30 e 60 s e fez-se a avaliação da microbiota residual em ágar sangue, em anaerobiose. O biofilme salivar se mostrou mais sensível nos primeiros tempos de irradiação. A redução microbiana em relação ao controle foi estatisticamente significativa entre todos os tempos testados. Avaliou-se também a ação do laser Er:YAG sobre 7 cepas de Fusobacterium nucleatum inoculadas sobre a superfície de corpos-de-prova (5mmX4mm) de dentes extraídos. Fez-se a aplicação do laser nos mesmos parâmetros físicos mencionados anteriormente, durante 15 s, levando à eliminação total do conteúdo séptico. O estudo avaliou também a irradiação do laser de Er:YAG durante tempos subinibitórios sobre a atividade hemolítica e susceptibilidade de 9 cepas de Fusobacterium nucleatum a amoxicilina, eritromicina, metronidazol e tetraciclina. Após a irradiação do laser, determinou-se a concentração inibitória mínima (CIM) para as drogas através do método de diluição em ágar. A ação do laser sobre a atividade hemolítica foi determinada em sangue humano. Verificou-se que o laser Er:YAG não afetou a atividade hemolítica de Fusobacterium nucleatum, que se mostrou α-hemolítica, tampouco a susceptibilidade a drogas dos isolados testados. / Abstract: Antimicrobial activity of Er:YAG laser was evaluated on a bacterial biofilm constituted by Escherichia coli ATCC 8739, Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 6538 and 3 strains of Fusobacterium nucleatum and on biofilm produced by salivary microorganisms. Biofilms were irradiated by Er:YAG laser, 1,2 W and 10 Hz, for 5, 10, 15, 20, 30, and 60 s and the evaluation of residual contamination was performed on blood agar, under anaerobiosis. It was verified that salivary biofilm showed to be more susceptibility to the Er:YAG laser in shorter periods of laser irradiation. Bacterial reduction was significative in all tested periods of irradiation. The activity of Er:YAG laser was also evaluated on 7 strains of Fusobacterium nucleatum inoculated on samples of human dentin (5mm X 4mm), obtained from extracted teeth. The laser was used following the same physical parameters, as previously described, for 15 s, leading to complete elimination of their septic content. The study also evaluated the effects of subinibitory irradiation of Er:YAG laser on bacterial susceptibility of 9 strains of Fusobacterium nucleatum to antimicrobial drugs (amoxicillin, erythromycin, metronidazole, tetracycline) and hemolysis. Thus, after laser irradiation, the minimal inhibitory concentration of antimicrobial drugs was determined by using an agar dilution method. The influence of laser on hemolysis was carried out on human blood. It was verified that Er:YAG laser did not produce any measurable effect on hemolytic activity and the microbial susceptibility to tested antimicrobial drugs. / Orientador: José Ricardo Kina / Coorientador: Elerson Gaetti Jardim Júnior / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-16Bitstream added on 2014-06-13T19:29:33Z : No. of bitstreams: 1 ravaro_lp_me_bauru.pdf: 967737 bytes, checksum: 4467c85af230546c2464c3465069b809 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Dióxido de estanho (Sn'O IND. 2') é um semicondutor do tipo n, que é transparente na região do ultravioleta/visível. Possui muitas aplicações como, por exemplo, eletrodos transparentes, sensores de gás, coletores solares e dispositivos eletro-ópticos. Quando dopado com íons terras-raras, Sn'O IND. 2' pode ser utilizado na confecção de dispositivos para comunicação óptica, principalmente na forma de filmes finos. Os íons terras-raras têm grande relevância devido às transições eletrônicas, que vão do ultravioleta ao infravermelho próximo. Outro aspecto importante está ligado às características físico-químicas da suspensão coloidal de onde são depositados os filmes. Filmes obtidos com pH elevado da suspensão apresentam alta resistividade elétrica e baixa cristalinidade em relação aos filmes obtidos com pHs das suspensões ácidas. O nível mais profundo de energia dos defeitos em Sn'O IND. 2' foi alterado da energia de 140eV até 67eV para variação do pHs 11, até 6, de acordo com a avaliação da energia de ativação. Os difratogramas destes filmes indicam aumento de cristalinidade com a diminuição do pH. Xerogéis de Sn'O IND. 2':Er2% com alteração do pH em relação a suspensão neutra apresentaram espectro de emissão mais intenso na região infravermelha para a amostra com pH7 e um pequeno alargamento dos picos de emissão para a amostra com pH4 e mais acentuado para a amostra com pH11, em bom acordo com medidas de Raman. Relatamos também a emissão na região visível de filme fino de Sn'O IND. 2' dopado com 'Er POT. 3+', que é um formato adequado da amostra para confecção de dispositivos. / Tin dioxide (Sn'O IND. 2') is an n-type oxide semicondutor, which is transparent in the ultraviolet/visible range. It presents many types of applications, such as transparent electrodes, gas sensors, solar collectors and eletro-optical devices. When doped with rare-earth ions, Sn'O IND. 2' may be used to make optical communication devies, in the thin film configuration. Rare-earth ions have great relevance due to their electronic transitions, covering from ultraviolet to near infrared. Another important characteristic is related to the physical-chemical properties of the starting colloidal suspension to deposit the films. Films obtained with high pH of the suspension presents high electric resistivity and low crystallinity compared to films obtained with acid pH. The deepest energy level of the defects in Sn'O IND. 2' has been changed from the energy of 140 eV to 67 e V when the pH changes from 11 to 6. Diffractograms of these films show increase in the crystallinity with pH decrease. Sn'O IND. 2':Er2% xerogels with modified pH show more intense emission spectra in the infrared for sample with pH 7 and a low broadening of emission peaks for the sample with pH 4 and moer intense for pH 11, suggesting an ideal pH for higher emission samples, in good agreement with Raman shift spectra. We also report emission in the visible range from of an 'Er POT. 3+' -doped thin film, which is a very convenient form for devices fabrication.

Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Maximo Siu Li / Banca: Aguinaldo Robinson de Souza / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Dióxido de estanho (Sn'O IND. 2') é um semicondutor do tipo n, que é transparente na região do ultravioleta/visível. Possui muitas aplicações como, por exemplo, eletrodos transparentes, sensores de gás, coletores solares e dispositivos eletro-ópticos. Quando dopado com íons terras-raras, Sn'O IND. 2' pode ser utilizado na confecção de dispositivos para comunicação óptica, principalmente na forma de filmes finos. Os íons terras-raras têm grande relevância devido às transições eletrônicas, que vão do ultravioleta ao infravermelho próximo. Outro aspecto importante está ligado às características físico-químicas da suspensão coloidal de onde são depositados os filmes. Filmes obtidos com pH elevado da suspensão apresentam alta resistividade elétrica e baixa cristalinidade em relação aos filmes obtidos com pHs das suspensões ácidas. O nível mais profundo de energia dos defeitos em Sn'O IND. 2' foi alterado da energia de 140eV até 67eV para variação do pHs 11, até 6, de acordo com a avaliação da energia de ativação. Os difratogramas destes filmes indicam aumento de cristalinidade com a diminuição do pH. Xerogéis de Sn'O IND. 2':Er2% com alteração do pH em relação a suspensão neutra apresentaram espectro de emissão mais intenso na região infravermelha para a amostra com pH7 e um pequeno alargamento dos picos de emissão para a amostra com pH4 e mais acentuado para a amostra com pH11, em bom acordo com medidas de Raman. Relatamos também a emissão na região visível de filme fino de Sn'O IND. 2' dopado com 'Er POT. 3+', que é um formato adequado da amostra para confecção de dispositivos. / Abstract: Tin dioxide (Sn'O IND. 2') is an n-type oxide semicondutor, which is transparent in the ultraviolet/visible range. It presents many types of applications, such as transparent electrodes, gas sensors, solar collectors and eletro-optical devices. When doped with rare-earth ions, Sn'O IND. 2' may be used to make optical communication devies, in the thin film configuration. Rare-earth ions have great relevance due to their electronic transitions, covering from ultraviolet to near infrared. Another important characteristic is related to the physical-chemical properties of the starting colloidal suspension to deposit the films. Films obtained with high pH of the suspension presents high electric resistivity and low crystallinity compared to films obtained with acid pH. The deepest energy level of the defects in Sn'O IND. 2' has been changed from the energy of 140 eV to 67 e V when the pH changes from 11 to 6. Diffractograms of these films show increase in the crystallinity with pH decrease. Sn'O IND. 2':Er2% xerogels with modified pH show more intense emission spectra in the infrared for sample with pH 7 and a low broadening of emission peaks for the sample with pH 4 and moer intense for pH 11, suggesting an "ideal" pH for higher emission samples, in good agreement with Raman shift spectra. We also report emission in the visible range from of an 'Er POT. 3+' -doped thin film, which is a very convenient form for devices fabrication. / Mestre

Devido à necessidade da construção de dispositivos integrados (por exemplo micro laser e inversor óptico), estudos espectroscópicos em amostras altamente dopadas são necessários. Entretanto, o procedimento de se utilizar amostras com alta concentração traz consigo o problema da supressão da luminescência, devido a processos de transferência de energia mais intensos. Portanto, neste trabalho, estudamos os processos de transferência de energia que diminuem a luminescência na região do infravermelho utilizando amostras vítreas à base de fluoreto (fluoroindato e fluorozircoaluminato), dopados com Er+3 em concentrações que variam de 0.1 a 20 mol%Er. Obtivemos parâmetros de transferência de energia através de um modelo para os níveis do Er+3 (sistema de equações diferenciais), microparâmetros de transferência de energia e probabilidades de decaimento radiativo, entre outros. Identificamos dois mecanismos de depolução da região do infravermelho, a migração de energia e a conversão ascendente, e dois mecanismos de população dos níveis 4S3/2 e 4F9/2, a absorção do estado excitado e a conversão ascendente por transferência de energia. A análise dos resultados indicou que a conversão ascendente por transferência de energia é o principal mecanismo de população dos níveis 4S3/2 e 4F9/2 / Given the need of integrated devices, as microchip laser and optical inverter, for instance, spectroscopic studies on samples with large ion doping concentrations are necessary. However, the use of highly doped samples brings with it the problem of luminescence quenching due to intense energy transfer processes. Therefore, in the present work we studied the energy transfer processes that diminish the infrared luminescence in two fluoride glass compositions (fluoroindate and fluorozircoaluminate) doped with Er+3 in the range of 0.1 to 20% molar. For that, we obtained energy transfer parameters using rate equations formalism for Er+3 energy levels. We also obtained the microscopic parameters of energy transfer, and radiative decay rates, among others. Two mechanisms of depopulation of level 4I11/2 were identified, energy migration and up conversion. Similarly the mechanisms responsible for the population of levels 4S3/2 and 4F9/2, were identified as excited state absorption and energy transfer up conversion. The results analysis indicates that the energy transfer up conversion is the major mechanism for the population of levels 4S3/2 and 4F9/2.

Orientador: Newton Cesário Frateschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T23:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueira_DaviddaSilvaLeocadio_D.pdf: 7617559 bytes, checksum: 1ebcb7a1b817a2ecee9e9a3abe0c4837 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O objetivo principal desta tese foi buscar materiais que pudessem gerar ganho óptico por emissão estimulada usando como base o silício e, consequentemente, usar estes materiais em dispositivos fotônicos. A base de emissão ativa usada neste trabalho foi o Silício Amorfo dopado com íons de terra rara, Érbio, (a-Si) com emissão de luz característica na região da banda C usada em telecomunicações ópticas ( ~1550 nm ). O trabalho mostra o desenvolvimento e a evolução da emissão em 1550 nm em diversas condições de fabricação de a-Si, passando por sua oxigenação, criação de nanocristais de silício e com o desenvolvimento de estruturas ressonantes. Com estas amostras sugerimos e fabricamos estruturas compatíveis com tecnologia de Silício tais como microdisco suspensos de Silício e cristais fotônicos bidimensionais baseados em membranas suspensas. Os resultados obtidos ao longo desta tese mostram a viabilidade do uso de íons de Er3+ como dopantes em Si para estas aplicações específicas pois conseguimos aumentar a emissão em 1550 nm destes materiais em mais de 135 mil vezes e também propusemos, experimentalmente, estruturas fotônicas passíveis de se ter ganho, ou seja, que demonstram indícios de emissão estimulada, com estes materiais abrindo caminho, para o uso do Érbio em tecnologias de fotônica de silício / Abstract: The main goal of this work was to find materials that could generate stimulated optical gain based on silicon, and, consequently, use these materials in photonic devices. The sample structure used for this work was amorphous silicon doped with earth rare ions, Erbium (a- Si) with characteristic light emission in the C-band region used in telecommunication (~1550nm). The work shows the development and evolution of the 1550nm emission in many a-Si fabrication conditions, from oxygenation, silicon nano-crystals formation, to the development of resonant structures. With these samples, we have fabricated with these material that were compatible with Silicon technology such as Silicon microdisks and active bidimensional photonic crystal resonator membrane. The results suggest the viability of the use of Er3+ ions as dopant in Si for these specific applications since we were able to increase the 1550nm emission of these materials in over 135 thousand times. We also proposed, experimentally, photonic structures that could generate gain, meaning that they have shown signs of stimulated emission opening a path for the use of Erbium in silicon photonic technologies / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Fernando Alvarez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:43:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scoca_DiegoLeonardoSilva_M.pdf: 4961271 bytes, checksum: 2f6307ff4adda022c6df4b03d2014fdd (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foi investigada a influência do ambiente químico na fotoluminescência de filmes finos de Oxi-nitreto de titânio dopados com érbio (TiNxOy : Er). Os filmes finos foram crescidos utilizando a técnica de Deposição por Feixe de Íons (IBD ¿ Ion Beam Deposition) e, a fim de modificar o ambiente químico ao qual os íons de Er3+ estão submetidos para controlar as características da fotoluminescência dos íons de érbio, foi realizado tratamento térmico sequencial sob atmosfera de oxigênio, durante 30 minutos em cada uma das seguintes temperaturas: 250°C, 500°C, 750°C e 1000°C. A investigação do estado atômico e da concentração relativa de cada elemento presente nos filmes foi analisada através da técnica de XPS, para as amostras antes (AD) de passarem pelo tratamento térmico e após todos os tratamentos serem realizados (TA). A estrutura cristalina dos filmes foi investigada por Difração de Raio-X à Baixo Ângulo (1°) antes (AD) e após (TA) o tratamento térmico, enquanto que, através de espectroscopia Raman, foi acompanhada cada etapa (temperatura) do tratamento térmico, possibilitando a identificação de duas fases distintas do TiO2, onde a 750°C foram detectados modos vibracionais referentes a fase anatásio e, a 1000°C, modos vibracionais relacionados a fase rutilo. Os resultados de XRD à Baixo Ângulo após o tratamento térmico corroboram com os resultados obtidos por espectroscopia Raman a mesma temperatura. As propriedades de fotoluminescência (PL) dos filmes estudados também foram investigadas em cada etapa do tratamento térmico, evidenciando a influência deste tratamento na fotoluminescência dos filmes. Vale ressaltar a influência do nitrogênio inicial, que por estar em diferentes concentrações em cada amostra, favoreceu diferentes ambientes químicos em função do tratamento térmico, que modificou notadamente as características de fotoluminescência das amostras. Também foi possível notar a influência das fases cristalinas do TiO2 na PL dos filmes, pois esta apresentou uma emissão estreita em ~ 550nm para os filmes estudados quando estes se cristalizaram na fase anatásio, comportamento inexistente quando os filmes se recristalizaram na fase rutilo do TiO2. Medidas de PL em função da temperatura também foram realizadas, de forma que o quenching das emissões na região verde do espectro eletromagnético pôde ser observado, fornecendo uma estimativa para a diferença entre os níveis 2H11/2 e 4S3/2 dê ~ 93 meV (750 cm-1), concordando bem com a separação teórica calculada entre esses níveis. Portanto, neste trabalho foram observadas cinco emissões dos íons trivalente de vi érbio, com comprimentos de onda ~525nm, ~ 550nm, ~ 680nm, ~ 980nm e ~ 1540nm referentes as respectivas transições 2H11/2 -> 4 I15/2, 4S3/2 -> 4 I15/2, 4F9/2 -> 4 I15/2, 4I11/2 -> 4 I15/2 e 4I13/2 -> 4 I15/2, sendo que a característica das emissões no visível foram controladas a partir da concentração inicial de nitrogênio e da temperatura do tratamento térmico / Abstract: In this work was investigated the influence of chemical environment on photoluminescence of Erbium doped Titanium Oxi-Nitride thin films (TiNxOy : Er). The thin films were grown by Ion Beam Deposition technique and, in order to study the influence of the chemical environment which Er3+ ions are subjected, was performed a sequential thermal annealing in an oxygen atmosphere, during 30 minutes in each of the following temperatures: 250°C, 500°C, 750°C e 1000°C. The investigation of binding state and the relative concentration of each element in the films was analyzed by XPS technique for samples "as deposited¿ (AD) and after the ¿thermal annealing¿ (TA). The crystalline structure of the films was investigated by X-Ray Diffraction at Small Angle before (AD) and after thermal annealing (TA), while using Raman spectroscopy, each step of the thermal annealing was monitored. With this procedure was possible to identify two distinct phases of TiO2, with vibrational modes emerging at the annealing temperature of 750°C referring to anatásio phase and, annealing temperature of 1000°C associated with rutile. The results of XRD at Small Angle after thermal annealing corroborate the Raman spectra obtained at the same temperature. The properties of photoluminescence (PL) of the studied films were investigated in each stage of thermal annealing, showing the influence of this treatment on photoluminescence of the films. It is worth mentioning the influence of initial nitrogen that, being in different concentrations in each sample, favored different chemical environments after the annealing procedure, which markedly changed the characteristics of photoluminescence of the samples. It was also noted the influence of the crystalline phases of TiO2 in the PL of the films, by displaying a narrow emission at ~ 550nm when the thin film crystallized into anatásio phase, behavior absent when the recrystallization of the films took place in the rutile phase TiO2. PL measurements as a function of temperature also were performed, so the quenching of emission in the green region of electromagnetic spectrum can be observed. These experiments provide an estimate of the difference between the levels 2H11=2 and 4S3/2 of ~ 93 meV (750 cm-1), results that agree fairly well with the calculated theoretical separation between these levels. Therefore, in this work were observed five emissions of trivalent erbium ions, with wavelenghts ~ 525nm, ~ 550nm, ~ 680nm, ~ 980nm and ~ 1540nm regarding their transitions 2H11/2 -> 4 I15/2, 4S3/2 -> 4 I15/2, 4F9/2 -> 4 I15/2, 4I11/2 -> 4 I15/2 e 4I13/2 -> 4 I15/2, with characteristic of the visible emissions were monitored from the initial concentration of nitrogen and the annealing temperature / Mestrado / Física / Mestre em Física

O processo de sinterização de pastilhas de UO2-Er2O3 tem sido investigado devido à sua importância na indústria nuclear e ao comportamento complexo durante a sinterização. O presente estudo contempla o desenvolvimento de combustíveis nucleares para reatores de potência visando aumentar a sua eficiência no núcleo do reator por meio da elevação da taxa de queima. O érbio é indicado para ciclos mais longos, significando menos paradas para troca de combustível e menos rejeitos. Neste trabalho foi estudado o uso de óxido de érbio variando as concentrações na faixa de 1-9,8%, o qual foi adicionado ao pó de UO2 e ao lubrificante sólido ADS por meio de mistura mecânica, visando verificar a taxa de densificação e um possível bloqueio de sinterização. Os pós foram compactados e as pastilhas foram sinterizadas a 1700°C sob atmosfera de H2. Os resultados demonstram um característico bloqueio da sinterização no sistema UO2-Er2O3, porém de forma mais discreta do que no sistema UO2-Gd2O3, o qual ocorre no intervalo de temperatura de 1500 a 1700°C, retardando a densificação. Os ensaios dilatométricos indicam uma retração de 21,87% quando utilizado o Er2O3 a 1% de concentração em massa. Essa retração é maior do que as encontradas com concentrações superiores ou mesmo sem adição do veneno queimável, nos fornecendo um melhor grau de incorporação do elemento érbio, resultando em pastilhas com densidade adequada para uso como combustível nuclear. / The sintering process of UO2-Er2O3 pellets has been investigated because of its importance in the nuclear industry and the complex behavior during sintering. The present study includes the development of nuclear fuel for power reactor in order to increase the efficiency of the fuel through longer refueling intervals. The erbium is indicated for longer cycles, which means less stops to refueling and less waste. In this work, it was studied the use of erbium oxide by varying the concentrations in the range of 1-9.8%, which was added to UO2 powder through mechanical mixing, aiming to check the rate of densification and a possible sintering blockage. The powders were pressed and sintered at 1700°C under hydrogen atmosphere. The results show a sintering blockade in the UO2-Er2O3 system that occurs in the range of 1500-1700°C temperature. Dilatometric tests indicate a retraction of 21.87% when used Er2O3 at 1% mass concentration. This retraction is greater than is observed with higher concentrations or even without the addition of the burnable poison, providing us with a better degree of incorporation of the element erbium, resulting in pellets with density suitable for use as nuclear fuel.