Filmes finos de nitreto de silício com excesso de nitrogênio foram depositados sobre silício por sputtering reativo para obter estruturas emissoras de luz. As amostras foram modificadas por implantação iônica para verificar a influência dos dopantes arsênio (As) e boro (B) nos espectros de fotoluminescência (PL). As medidas de PL foram realizadas na faixa de temperatura entre 15-300 K e apresentaram uma emissão entre os comprimentos de onda 370-870 nm. Os dopantes introduziram uma emissão em 725 nm na banda de emissão, principalmente as dopadas com As. Foram realizadas medidas de microscopias para verificar a presença de nanoestruturas assim como a distribuição dos dopantes no material. As imagens de microscopias confirmaram a presença de nanocristais de nitreto de silício nas fases α, β e γ e identificaram a presença do dopante B nas fases cristalinas. O modelo de condução de Pool-Frenkel domina o transporte de portadores, indicando que a condução ocorre pelos níveis intrabandas, característica que definiu o modo que as recombinações radiativas ocorreram. As medidas de eletroluminescência (EL) apresentaram uma emissão centrada nos comprimentos de onda 760 e 880 nm (polarização negativa) e 1010 nm (polarização positiva) revelando diferenças significativas quando comparadas com as medidas de PL. Essa diferença esta associada à maneira como os elétrons populam os níveis intrabanda (excitação óptica para PL e elétrica para EL) que resulta em recombinações radiativas em diferentes comprimentos de ondas. A intensidade dos espectros de EL manifestou uma dependência quase linear com a densidade de corrente para ambas as polarizações. As medidas de EL em campos alternados exibiram um espectro de emissão composto pela soma das bandas obtidas separadamente em cada uma das polarizações. Medidas de EL em diferentes temperaturas (50-300 K) foram realizadas para investigar a influência da temperatura nos processos de recombinação radiativa. A intensidade exibiu uma redução com o aumento da temperatura, devido ao aumento do acoplamento elétron-fônon. / Silicon nitride with excess of nitrogen thin films were deposited on silicon substrate by reactive sputtering in order to obtain light emitting structures. Samples were modified by ion implantation of arsenic (As) and boron (B) to ascertain dopant leverage at photoluminescence (PL) spectra. PL measurements were performed at temperature ranging from 15 K up to 300 K and showed a band emission between wavelength 370 and 870 nm. An emission centered at 725 nm was observed in doped samples; especially in the presence of As. Microscope images showed crystalline structures of α-Si3N4, β-Si3N4 and γ-Si3N4 and confirmed boron dopant in nanocrystalline structures. Pool-Frenkel conduction model dominates electron transport in non-stoichiometric silicon nitride films due to intraband levels, phenomenon that has a huge contribution to electroluminescence (EL) emission. EL signals were composed by two peaks centered at 760 and 880 nm (negative bias – EL-N) and one peak at 1010 nm (positive bias – EL-P). Diffences between PL and EL spectra exhibit a clear dependence on the mode of excitation (photo and current source) on radiative recombination process. EL intensity had almost a linear increase with current density for both polarizations. EL measurements under AC voltage were composed by a superposition of the signals from EL-N and EL-P signals. Photo and electroluminescence measurements were collected at different temperatures (50 to 300 K) in order to investigate the temperature influence on the radiative recombination. The EL intensity was decreasing with temperature increasing, due to electron-phonon interactions.

O objetivo principal deste projeto foi o estudo das propriedades ópticas de estruturas semicondutoras do tipo super-redes, formadas a partir da heteroestrutura de GaAs/AlAs, crescida através da técnica de Epitaxia por Feixe Molecular. No trabalho apresentamos estudos feitos em super-redes do tipo (GaAs)n/(AlAs)n, crescidas em substratos semi-isolantes e orientados nas direções (100) e (nl1) com n=1,2,3,5,7 e nas polaridades A e B. Para cada periodicidade (n x n), as estruturas foram crescidas simultaneamente num mesmo porta amostra e sob as mesmas condições. As amostras foram estudadas através das técnicas de fotoluminescência a baixa temperatura e em função da temperatura. São apresentados também resultados preliminares de um estudo feito com a técnica de fotoluminescência de excitação. A técnica de difração de elétrons de alta energia foi utilizada durante o crescimento epitaxial para aferição da periodicidade da estrutura. A eficiência quântica, a posição do pico de luminescência estão fortemente correlacionados com a direção de crescimento. As medidas de fotoluminescência em função da temperatura mostram também um decréscimo anômalo da largura de linha. A partir dos resultados ópticos foi proposta a formação de microestruturas de mais baixa diemnsionalidade nos poços, formadas por flutuações nas interfaces (microrugosidades), e originárias do modo de crescimento adotado (sem interrupção nas interfaces). O comportamento óptico observado é semelhante ao de estruturas de mais baixa dimensionalidade (pontos quânticos). Este efeito é acentuado nas direções (311) e (21l), devido a própria morfologia da superfície / The main objective of this work was the study of the optical properties of semiconductors superlattices, formed by the (GaAs)n,/(AlAs)n, heterostructure, and grown by technique of Molecular Beam Epitaxy. In the work, we presented studies in (GaAs)n/(AlAs)n, superlattices, grown on semi-insulating substrates oriented in planes (100) and (n11) with n=l, 2, 3, 5, 7 and in the polarities A and B. For each periodicity (n x n), the structures were simultaneously grown in a same sample holder, and under the same conditions. The samples were studied by the photoluminescence techniques at low temperature and in function of the temperature. Preliminares results of a study done with the technique of excitation photoluminescence are also presented. The technique of high energy eletron difraction was used during the epitaxial growth for the monitoring of the periodicity of the structure. The quantum efficiency and the positions of the luminescence peak are strongly correlated with the growth direction. The photoluminescence measures in function of the temperature also show an anomalous decrease in linewidth. The analyses of the optical results shown the possibility of low dimension microstructures formation in the wells, due to the interfaces fluctuations, and related with the growth mode (without interruption at the interface). The observed optical behavior is similar to the observed in the structures of lower dimensionality (quantum dots). This effect is accentuated in the plans (311) and (211), due to the morphology of the surface

Neste trabalho, investigamos a influência da estrutura de energia das minibandas dos estados eletrônicos ocupados no tempo de recombinação em poços quânticos múltiplos (MQW) fracamente acoplados de GaAs / AlGaAs. Um dos melhores métodos para estudar o efeito da estrutura energética consiste em medir o tempo de recombinação eletrônica em função de parâmetros expostas à influência externa que afeta a estrutura energética, por isso, aplicamos um campo magnético externo. O espectro da emissão de fotoluminescência foi composta pelas contribuições das minibandas da banda de condução, Γ – Γ e Γ – XZ. Observou-se um aumento notável do tempo de recombinação quando o campo magnético causou a despopulação da minibanda de maior energia, Γ – XZ. O efeito observado é atribuído à variação induzida pelo campo magnético na densidade dos estados eletrônicos. / In the present work, we investigate the influence of the miniband energy structure of the populated electron states on the recombination time in GaAs/AlGaAs weakly coupled multiple quantum wells (MQW). The best method to study the effect of the energy structure is to measure the recombination time in the same sample subject to external influence which affects the energy structure, therefore, we apply an external magnetic field. The photoluminescence emission was composed of the contributions from the Γ – Γ and Γ – XZ conduction band minibands. Remarkable enhancement of the recombination time was observed when the magnetic field caused depopulation of the higher energy Γ – XZ miniband. The observed effect is attributed to the magnetic field induced variation of the electron density of states.

Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e o estudo foto e eletroluminescente dos novos complexos de terras raras trivalentes (TR=Tm³+, Tb³+, Eu³+, Nd³+ e Gd³+) com ligantes O-dicetonas como HACAC, HTFACAC, TTA e HDBM hidratados e contendo ligantes secundários como PTSO, TPPO e Phen. Os complexos obtidos foram caracterizados através de: i) análise elementar, ii) análise dos íons TR³+ por titulação complexométrica, iii) análise térmica e iv) espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho. Os resultados da análise elementar confirmam a obtenção dos complexos. Os termogramas indicam que os complexos com ligantes secundários apresentam maior estabilidade térmica que os hidratados. Os espectros de absorção na região do IV evidenciam que a coordenação dos ligantes orgânicos ao íon TR³+ através dos átomos de oxigênio ou de nitrogênio dos ligantes. Os espectros de emissão exibem desdobramentos característicos para cada íon TR³+. As curvas de decaimento dos níveis emissores apresentam comportamento monoexponencial indicando a inexistência de outro processo de depopulação. Os valores de rendimento quântico em estado sólido (q) dos complexos com ligantes secundários é superior aos ligantes hidratados. Os espectros de fosforescência dos complexos de Gd³+ apresentam as bandas referentes aos estados tripletos (T) do ACAC e TFACAC (~320nm); as quais estão ausentes nos espectros de emissão dos complexos de Tb³+, indicando uma eficiente transferência de energia do estado T do ligante para o nível emissor 5D4 (Tb³+). Porém, algumas das transições referentes aos estados tripletos (T) do ACAC e TFACAC podem ser visualizadas nos espectros de emissão dos complexos de Tm³+, indicando transferência de energia ineficiente. Os complexos [Tb(ACAC)3(TPPO)2], [Tb(TFACAC)3(PTSO)2(H2O)2] e [Tm(ACAC)3(TPPO)2] foram utilizados como camadas emissoras de luz verde e azul na confecção dos dispositivos eletroluminescentes (EL), os quais foram confeccionados através da técnica de deposição física por fase de vapor (PVD). Os espectros eletroluminescentes dos dispositivos exibem emissões características das transições 5D4_7FJ (J=6-5) oriundas do íon Tb³+. Os dispositivos confeccionados com o complexo de [Tm(ACAC)3(TPPO)2] não apresentaram emissão. A caracterização elétrica dos dispositivos indica que os dispositivos apresentam comportamento ôhmico. As coordenadas CIE dos dispositivos eletroluminescentes apresentam contribuições da emissão do NPB (400-600 nm) e/ou do ligante, o que resulta em mistura de cores. Os problemas podem ser solucionados com a otimização do dispositivo, ou seja, a alteração da arquitetura dos dispositivos, com escolha de outros compostos transportadores de carga e/ou alteração de espessuras e novas configurações. / This work presents the synthesis, characterization and the photo and electroluminescent study of new rare earth complexes (RE³+= Tm³+, Tb³+, Eu³+, Nd³+ and Gd³+) with O-diketone as: HACAC, TFACAC, HTTA and HDBM hydrated and with sulfoxide secondary ligands as PTSO, TPPO and Phen. The complexes were characterized by the following techniques: i) elemental analysis, ii) analysis of RE³+ by complexometric titration, iii) thermal analysis, and iv) IR spectroscopy. The elemental analyses confirm the acquisition of complexes. The TG/DTG curves of substituted complexes indicate higher thermal stability when compared with hydrated complex. The IR spectral data indicate that the coordination of organic ligands to RE³+ ions occur through the oxygen and nitrogen atoms. The emission spectra of the complexes exhibit the characteristic transitions for each RE³+ ion. The luminescence decay curves from emitting show a mono-exponential behavior for the complexes indicating the inexistence of other channel depopulation. The values of quantum yield (q) of substituted complexes present higher values than hydrated complexes. The phosphorescence spectra of the Gd³+ complexes show broaden bands arising from the triplet states (T) of the ACAC and TFACAC (~320nm); which are absent in the emission spectra for the Tb³+ complexes indicating a efficient energy transfer from the (T) state of the ligand to the emitting level 5D4 of Tb³+ ion. However, some transitions from triplet states (T) of ACAC and TFACAC are present in the emission spectra for the Tm³+ complexes indicating inefficient energy transfer from the triplet state. The complexes [Tb(ACAC)3(TPPO)2], [Tb(TFACAC)3(PTSO)2(H2O)2] and [Tm(ACAC)3(TPPO)2] were utilized as emitting layer of green and blue light in fabrication of electroluminescent (EL) devices. These devices were constructed through Physical Vapour Deposition (PVD) technique. The EL spectra show the characteristic transitions 5D4_7FJ (J=6-5) from Tb³+ íon. The devices with [Tm(ACAC)3(TPPO)2] did not work. The electrical characterization shows Ohm Law behavior for all devices. The CIE coordinates of the EL devices show contributions of emission from the NPB and/or organic ligand. These problems can be solved with changes in the devices architecture.

Submitted by Roberto de Aguiar Ramos Junior null (robeerto.aguiar.ramos@gmail.com) on 2018-04-03T14:25:40Z No. of bitstreams: 1 dissertaçao_final.pdf: 2202514 bytes, checksum: b29c60407d282d9848bdfc887c1a97c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-04-04T19:31:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ramosjunior_ra_me_bauru.pdf: 2202514 bytes, checksum: b29c60407d282d9848bdfc887c1a97c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T19:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ramosjunior_ra_me_bauru.pdf: 2202514 bytes, checksum: b29c60407d282d9848bdfc887c1a97c8 (MD5) Previous issue date: 2018-02-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho traz o estudo das propriedades óticas, elétricas e morfológicas do material TiO2 de forma individual e acoplado com SnO2 dopado com 4at%Sb, formando uma heteroestrutura. Tanto TiO2 quanto a heteroestrutura foram trabalhados na forma de filmes finos depositados pelo método sol-gel-dip-coating, e, no caso do TiO2 também foi relevante sua análise em forma de pós prensados (pastilhas). No que diz respeito ao SnO2:4%Sb, este trabalho traz uma revisão literária de suas principais propriedades, buscando apresentar um panorama geral, pois com isto pode-se entender melhor os fenômenos que ocorrem na heteroestrutura. Os resultados das pastilhas de TiO2 indicam uma transição parcial de fase anatase/rutilo para tratamentos térmicos entre 500ºC e 1000ºC, confirmadas pela fotoluminescência, que apresentou bandas relacionadas a fase anatase ou rutilo, dependendo do processamento utilizado. Filmes de TiO2 mostraram boa foto sensibilidade, com a corrente elétrica respondendo imediatamente à excitação independente da energia, além de um rápido decaimento com relação ao valor excitado. Fora isto, medidas de decaimento da corrente foto induzida, realizadas em atmosfera de O2, indicaram que o decaimento se torna ainda mais rápido na presença do gás, estando associado ao aprisionamento de portadores de carga pelas moléculas adsorvidas na amostra, além da recombinação dos pares elétron-buraco. Com relação à heteroestrutura, quando a condução ocorre preferencialmente no TiO2, a amostra apresenta resultados muito similares às dos filmes de TiO2, tendo uma rápida resposta à excitação com fonte de luz acima do bandgap do TiO2 e um rápido retorno para seu estado de equilíbrio, no escuro. Entretanto, em atmosfera gasosa, o decaimento se torna muito mais rápido, o que também está associado ao aprisionamento de portadores pelas moléculas adsorvidas de gás. Porém, o aumento na taxa com que isto acontece, está relacionado à formação da heteroestrutura e às compensações de carga na interface, que podem ocorrer quando a excitação utiliza comprimento de onda adequado. A configuração lado a lado da heteroestrutura mostrou emissão Poole – Frenkel para tensões maiores que 40V, e quando irradiada com luz que simula o espectro solar apresentou uma região de resistência negativa para algumas potências de excitação que pode estar ligada ao aprisionamento de elétrons na interface. Desta forma, este trabalho visa trazer uma contribuição importante à compreensão do mecanismo de transporte elétrico dos materiais estudados. Por fim, pode-se dizer que os materiais aqui estudados podem ser aplicados como sensores de gás ou dispositivos retificadores/amplificadores desde que seja escolhida a melhor configuração para a aplicação desejada. / This work presents a study of the optical, electrical and morphological characterization of TiO2 thin films, deposited individually or coupled with SnO2 doped with 4at%Sb, forming a heterostructure. Both sort of samples, TiO2 and the heterostructure were studied in thin film form, deposited by sol-gel-dip-coating, and, in the case of TiO2, it was relevant the analysis of samples also in the form of pellets form (pressed powders). With regards to SnO2:4%Sb, this work brings a literary revision of its principal properties, trying to present a general overview, for the better understanding of the phenomena that occur in the heterostructure. The results of TiO2 pellets indicates a partial anatase/rutile phase transition to thermal annealing between 500 and 1000ºC, confirmed by the photoluminescence that presented bands related to anatase or rutile, depending the utilized processing. TiO2 films showed fair photo-sensibility, with immediate response on the electric current to light excitation, independent on the utilized energy, along with fast decay in relation to the excited value. Moreover, photo-induced current decay measurements, performed in O2 atmosphere, indicated that the decay becomes faster in gas presence, being associated to charge carriers trapping by the adsorbed molecules on sample, besides the electron-hole recombination. Concerning the heterostructure, when the conduction occurs preferentially in TiO2 layer, the sample shows very similar results to the TiO2 films, with a fast response to light excitation above the TiO2 bandgap and fast return to the equilibrium state, in dark. However, in gas atmosphere, the decay becomes much faster, which is also associated to the carriers trapping by the gas adsorbed molecules. Nevertheless, the rate increase in this phenomenon is related to the heterostructure formation and the charge compensations at the interface, which may occur when appropriate wavelength is used for excitation. The side by side heterostructure sample showed a Poole – Frenkel emission to bias higher than 40V, and presented a negative resistance region to some irradiation power when illuminated with solar light that can be associated to electrons trapping at the interface. In summary, this work aims to bring a contribution related to the electric transport mechanism of the studied materials. The materials investigated here may be applied in gas sensors or rectifiers/amplifiers devices, according the sample configuration. / CAPES: 1578735

Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e o estudo foto e eletroluminescente dos novos complexos de terras raras trivalentes (TR=Tm³+, Tb³+, Eu³+, Nd³+ e Gd³+) com ligantes O-dicetonas como HACAC, HTFACAC, TTA e HDBM hidratados e contendo ligantes secundários como PTSO, TPPO e Phen. Os complexos obtidos foram caracterizados através de: i) análise elementar, ii) análise dos íons TR³+ por titulação complexométrica, iii) análise térmica e iv) espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho. Os resultados da análise elementar confirmam a obtenção dos complexos. Os termogramas indicam que os complexos com ligantes secundários apresentam maior estabilidade térmica que os hidratados. Os espectros de absorção na região do IV evidenciam que a coordenação dos ligantes orgânicos ao íon TR³+ através dos átomos de oxigênio ou de nitrogênio dos ligantes. Os espectros de emissão exibem desdobramentos característicos para cada íon TR³+. As curvas de decaimento dos níveis emissores apresentam comportamento monoexponencial indicando a inexistência de outro processo de depopulação. Os valores de rendimento quântico em estado sólido (q) dos complexos com ligantes secundários é superior aos ligantes hidratados. Os espectros de fosforescência dos complexos de Gd³+ apresentam as bandas referentes aos estados tripletos (T) do ACAC e TFACAC (~320nm); as quais estão ausentes nos espectros de emissão dos complexos de Tb³+, indicando uma eficiente transferência de energia do estado T do ligante para o nível emissor 5D4 (Tb³+). Porém, algumas das transições referentes aos estados tripletos (T) do ACAC e TFACAC podem ser visualizadas nos espectros de emissão dos complexos de Tm³+, indicando transferência de energia ineficiente. Os complexos [Tb(ACAC)3(TPPO)2], [Tb(TFACAC)3(PTSO)2(H2O)2] e [Tm(ACAC)3(TPPO)2] foram utilizados como camadas emissoras de luz verde e azul na confecção dos dispositivos eletroluminescentes (EL), os quais foram confeccionados através da técnica de deposição física por fase de vapor (PVD). Os espectros eletroluminescentes dos dispositivos exibem emissões características das transições 5D4_7FJ (J=6-5) oriundas do íon Tb³+. Os dispositivos confeccionados com o complexo de [Tm(ACAC)3(TPPO)2] não apresentaram emissão. A caracterização elétrica dos dispositivos indica que os dispositivos apresentam comportamento ôhmico. As coordenadas CIE dos dispositivos eletroluminescentes apresentam contribuições da emissão do NPB (400-600 nm) e/ou do ligante, o que resulta em mistura de cores. Os problemas podem ser solucionados com a otimização do dispositivo, ou seja, a alteração da arquitetura dos dispositivos, com escolha de outros compostos transportadores de carga e/ou alteração de espessuras e novas configurações. / This work presents the synthesis, characterization and the photo and electroluminescent study of new rare earth complexes (RE³+= Tm³+, Tb³+, Eu³+, Nd³+ and Gd³+) with O-diketone as: HACAC, TFACAC, HTTA and HDBM hydrated and with sulfoxide secondary ligands as PTSO, TPPO and Phen. The complexes were characterized by the following techniques: i) elemental analysis, ii) analysis of RE³+ by complexometric titration, iii) thermal analysis, and iv) IR spectroscopy. The elemental analyses confirm the acquisition of complexes. The TG/DTG curves of substituted complexes indicate higher thermal stability when compared with hydrated complex. The IR spectral data indicate that the coordination of organic ligands to RE³+ ions occur through the oxygen and nitrogen atoms. The emission spectra of the complexes exhibit the characteristic transitions for each RE³+ ion. The luminescence decay curves from emitting show a mono-exponential behavior for the complexes indicating the inexistence of other channel depopulation. The values of quantum yield (q) of substituted complexes present higher values than hydrated complexes. The phosphorescence spectra of the Gd³+ complexes show broaden bands arising from the triplet states (T) of the ACAC and TFACAC (~320nm); which are absent in the emission spectra for the Tb³+ complexes indicating a efficient energy transfer from the (T) state of the ligand to the emitting level 5D4 of Tb³+ ion. However, some transitions from triplet states (T) of ACAC and TFACAC are present in the emission spectra for the Tm³+ complexes indicating inefficient energy transfer from the triplet state. The complexes [Tb(ACAC)3(TPPO)2], [Tb(TFACAC)3(PTSO)2(H2O)2] and [Tm(ACAC)3(TPPO)2] were utilized as emitting layer of green and blue light in fabrication of electroluminescent (EL) devices. These devices were constructed through Physical Vapour Deposition (PVD) technique. The EL spectra show the characteristic transitions 5D4_7FJ (J=6-5) from Tb³+ íon. The devices with [Tm(ACAC)3(TPPO)2] did not work. The electrical characterization shows Ohm Law behavior for all devices. The CIE coordinates of the EL devices show contributions of emission from the NPB and/or organic ligand. These problems can be solved with changes in the devices architecture.

Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos sistemas fotoluminescentes com conjugações π-estendidas com potencial para aplicação tecnológica em sistemas OLEDs. Novos sistemas fotoluminescente com a unidades 2,1,3-benzotiadiazola (BTD) com extensão da conjugação π nas posições 4 e 7 foram sintetizadas em altos rendimentos. As novas estruturas foram plenamente caracterizadas e suas propriedades eletroquímicas e fotofísicas investigadas. Os moléculas BTDs foram utilizados para o desenvolvimento de uma nova metodologia de extrusão de enxofre nesses sistemas utilizando-se o sistema catalítico redutor CoCl2⋅6H2O(cat)/NaBH4/EtOH. Um novo ligante fotoluminescente de conjugação π-estendida nas posições 2 e 3 da unidade quinoxalina (QX) foi sintetizado em alto rendimento global. O ligante é apropriado para testes de formação de um novo sistema paladaciclo fotoluminescente com dois átomos de paládio na estrutura. Também sintetizou-se um novo ligante fotoluminescente contendo a unidade fenazina (FN) em um alto rendimento global. Essa estrutura com o grupo FN serve em testes para a formação de novos complexos fotoluminescentes de rutênio (II) ou cobre (II) com potencial aplicação na tecnologia de OLEDs. Novas estruturas BTDs fotoluminescentes foram sintetizadas e testado o seu comportamento de cristal líquido, para uma possível aplicação como mesofases emissivas em tecnologia de sistemas OLEDs.

Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e o estudo foto e eletroluminescente dos novos complexos de terras raras trivalentes (TR=Tm³+, Tb³+, Eu³+, Nd³+ e Gd³+) com ligantes O-dicetonas como HACAC, HTFACAC, TTA e HDBM hidratados e contendo ligantes secundários como PTSO, TPPO e Phen. Os complexos obtidos foram caracterizados através de: i) análise elementar, ii) análise dos íons TR³+ por titulação complexométrica, iii) análise térmica e iv) espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho. Os resultados da análise elementar confirmam a obtenção dos complexos. Os termogramas indicam que os complexos com ligantes secundários apresentam maior estabilidade térmica que os hidratados. Os espectros de absorção na região do IV evidenciam que a coordenação dos ligantes orgânicos ao íon TR³+ através dos átomos de oxigênio ou de nitrogênio dos ligantes. Os espectros de emissão exibem desdobramentos característicos para cada íon TR³+. As curvas de decaimento dos níveis emissores apresentam comportamento monoexponencial indicando a inexistência de outro processo de depopulação. Os valores de rendimento quântico em estado sólido (q) dos complexos com ligantes secundários é superior aos ligantes hidratados. Os espectros de fosforescência dos complexos de Gd³+ apresentam as bandas referentes aos estados tripletos (T) do ACAC e TFACAC (~320nm); as quais estão ausentes nos espectros de emissão dos complexos de Tb³+, indicando uma eficiente transferência de energia do estado T do ligante para o nível emissor 5D4 (Tb³+). Porém, algumas das transições referentes aos estados tripletos (T) do ACAC e TFACAC podem ser visualizadas nos espectros de emissão dos complexos de Tm³+, indicando transferência de energia ineficiente. Os complexos [Tb(ACAC)3(TPPO)2], [Tb(TFACAC)3(PTSO)2(H2O)2] e [Tm(ACAC)3(TPPO)2] foram utilizados como camadas emissoras de luz verde e azul na confecção dos dispositivos eletroluminescentes (EL), os quais foram confeccionados através da técnica de deposição física por fase de vapor (PVD). Os espectros eletroluminescentes dos dispositivos exibem emissões características das transições 5D4_7FJ (J=6-5) oriundas do íon Tb³+. Os dispositivos confeccionados com o complexo de [Tm(ACAC)3(TPPO)2] não apresentaram emissão. A caracterização elétrica dos dispositivos indica que os dispositivos apresentam comportamento ôhmico. As coordenadas CIE dos dispositivos eletroluminescentes apresentam contribuições da emissão do NPB (400-600 nm) e/ou do ligante, o que resulta em mistura de cores. Os problemas podem ser solucionados com a otimização do dispositivo, ou seja, a alteração da arquitetura dos dispositivos, com escolha de outros compostos transportadores de carga e/ou alteração de espessuras e novas configurações. / This work presents the synthesis, characterization and the photo and electroluminescent study of new rare earth complexes (RE³+= Tm³+, Tb³+, Eu³+, Nd³+ and Gd³+) with O-diketone as: HACAC, TFACAC, HTTA and HDBM hydrated and with sulfoxide secondary ligands as PTSO, TPPO and Phen. The complexes were characterized by the following techniques: i) elemental analysis, ii) analysis of RE³+ by complexometric titration, iii) thermal analysis, and iv) IR spectroscopy. The elemental analyses confirm the acquisition of complexes. The TG/DTG curves of substituted complexes indicate higher thermal stability when compared with hydrated complex. The IR spectral data indicate that the coordination of organic ligands to RE³+ ions occur through the oxygen and nitrogen atoms. The emission spectra of the complexes exhibit the characteristic transitions for each RE³+ ion. The luminescence decay curves from emitting show a mono-exponential behavior for the complexes indicating the inexistence of other channel depopulation. The values of quantum yield (q) of substituted complexes present higher values than hydrated complexes. The phosphorescence spectra of the Gd³+ complexes show broaden bands arising from the triplet states (T) of the ACAC and TFACAC (~320nm); which are absent in the emission spectra for the Tb³+ complexes indicating a efficient energy transfer from the (T) state of the ligand to the emitting level 5D4 of Tb³+ ion. However, some transitions from triplet states (T) of ACAC and TFACAC are present in the emission spectra for the Tm³+ complexes indicating inefficient energy transfer from the triplet state. The complexes [Tb(ACAC)3(TPPO)2], [Tb(TFACAC)3(PTSO)2(H2O)2] and [Tm(ACAC)3(TPPO)2] were utilized as emitting layer of green and blue light in fabrication of electroluminescent (EL) devices. These devices were constructed through Physical Vapour Deposition (PVD) technique. The EL spectra show the characteristic transitions 5D4_7FJ (J=6-5) from Tb³+ íon. The devices with [Tm(ACAC)3(TPPO)2] did not work. The electrical characterization shows Ohm Law behavior for all devices. The CIE coordinates of the EL devices show contributions of emission from the NPB and/or organic ligand. These problems can be solved with changes in the devices architecture.

Filmes finos de nitreto de silício com excesso de nitrogênio foram depositados sobre silício por sputtering reativo para obter estruturas emissoras de luz. As amostras foram modificadas por implantação iônica para verificar a influência dos dopantes arsênio (As) e boro (B) nos espectros de fotoluminescência (PL). As medidas de PL foram realizadas na faixa de temperatura entre 15-300 K e apresentaram uma emissão entre os comprimentos de onda 370-870 nm. Os dopantes introduziram uma emissão em 725 nm na banda de emissão, principalmente as dopadas com As. Foram realizadas medidas de microscopias para verificar a presença de nanoestruturas assim como a distribuição dos dopantes no material. As imagens de microscopias confirmaram a presença de nanocristais de nitreto de silício nas fases α, β e γ e identificaram a presença do dopante B nas fases cristalinas. O modelo de condução de Pool-Frenkel domina o transporte de portadores, indicando que a condução ocorre pelos níveis intrabandas, característica que definiu o modo que as recombinações radiativas ocorreram. As medidas de eletroluminescência (EL) apresentaram uma emissão centrada nos comprimentos de onda 760 e 880 nm (polarização negativa) e 1010 nm (polarização positiva) revelando diferenças significativas quando comparadas com as medidas de PL. Essa diferença esta associada à maneira como os elétrons populam os níveis intrabanda (excitação óptica para PL e elétrica para EL) que resulta em recombinações radiativas em diferentes comprimentos de ondas. A intensidade dos espectros de EL manifestou uma dependência quase linear com a densidade de corrente para ambas as polarizações. As medidas de EL em campos alternados exibiram um espectro de emissão composto pela soma das bandas obtidas separadamente em cada uma das polarizações. Medidas de EL em diferentes temperaturas (50-300 K) foram realizadas para investigar a influência da temperatura nos processos de recombinação radiativa. A intensidade exibiu uma redução com o aumento da temperatura, devido ao aumento do acoplamento elétron-fônon. / Silicon nitride with excess of nitrogen thin films were deposited on silicon substrate by reactive sputtering in order to obtain light emitting structures. Samples were modified by ion implantation of arsenic (As) and boron (B) to ascertain dopant leverage at photoluminescence (PL) spectra. PL measurements were performed at temperature ranging from 15 K up to 300 K and showed a band emission between wavelength 370 and 870 nm. An emission centered at 725 nm was observed in doped samples; especially in the presence of As. Microscope images showed crystalline structures of α-Si3N4, β-Si3N4 and γ-Si3N4 and confirmed boron dopant in nanocrystalline structures. Pool-Frenkel conduction model dominates electron transport in non-stoichiometric silicon nitride films due to intraband levels, phenomenon that has a huge contribution to electroluminescence (EL) emission. EL signals were composed by two peaks centered at 760 and 880 nm (negative bias – EL-N) and one peak at 1010 nm (positive bias – EL-P). Diffences between PL and EL spectra exhibit a clear dependence on the mode of excitation (photo and current source) on radiative recombination process. EL intensity had almost a linear increase with current density for both polarizations. EL measurements under AC voltage were composed by a superposition of the signals from EL-N and EL-P signals. Photo and electroluminescence measurements were collected at different temperatures (50 to 300 K) in order to investigate the temperature influence on the radiative recombination. The EL intensity was decreasing with temperature increasing, due to electron-phonon interactions.

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