Neste trabalho são apresentados os resultados da caracterização espectroscópica da matriz vítrea CASM, cuja composição é 47,4% CaO, 41,5% Al2O3, 7,0% SiO2 e 4,1% MgO dopada com Nd3+, e também da matriz vítrea PbF, com composição 30PbF2-20GaF3-15InF3-15ZnF2-20CaF2 dopada com Pr3+ e Pr3+/Yb3+. A caracterização tem por objetivo avaliar tais vidros dopados com íons lantanídios, como meios atrativos para sistemas laseres de quatro níveis, com emissões em 1076nm (4F3/2 &#8594 4I11/2 do Nd3+), 1300nm (1G4 &#8594 3H5 do Pr3+) e na região do visível e ultravioleta próximo. As propriedades espectroscópicas são discutidas a partir dos espectros transmitância e absorção; espectros de emissão no infravermelho e no visível, tempos de vida dos níveis emissores em 1076nm (Nd3+) e 1300nm (Pr3+); espectros de Raman das matrizes e cálculos dos parâmetros fenomenológicos (&#937&#955) da teoria de Judd-Ofelt tanto para o Nd3+ quanto para o Pr3+. No caso do Pr3+ é considerada uma diferente atribuição para o nível (1I6 e avalia-se a inclusão dos &#937&#955, com &#955 ímpares, nos valores das forças de oscilador calculadas. Também avalia-se os processos de transferência de energia Pr3+ &#8594 Yb3+ nos vidros PbF. Tanto a matriz quanto os vidros CASM dopados com Nd3+ mostram transmissão no infravermelho até 4,5&#956m. O Nd3+ nessa matriz apresenta bandas de absorção largas e intensas em 800 e 590nm, ideais para bombeio com laser de diodo e laser de corante, respectivamente. A emissão em 1076nm apresenta supressão da luminescência a partir da concentração de 1% de Nd2O3 para o bombeio em 514nm (300 e 77K) e, a partir de 2,5% para o bombeio em 800nm (300 e 77K), devido a processos de relaxação cruzada e decaimento via fônons. Observam-se emissões na região do visível somente via processos de conversão ascendente de energia. Os parâmetros espectroscópicos mostram uma eficiência quântica (calculada a partir dos tempos de vida radiativo e experimental) de 95% para a emissão em 1076nm e um tempo de vida radiativo de 320 &#956s, sendo de 300&#956s o obtido experimentalmente para a amostra com 0,5% de Nd2O3. A partir desses resultados espectroscópicos, das propriedades mecânicas (microdureza de 800MPa), temperatura de transição vítrea de 750&#176C, ausência de água na matriz e estabilidade química, os vidros CASM podem ser considerados como promissores para serem usados como meio ativo para laseres de estado sólido. Em testes preliminares foi observada a emissão laser em 1076nm, com bombeio pelas linhas em 514 e 800nm de um laser de Ti:Safira. A eficiência é maior quando a linha de 800nm é empregada, pois a perda via processos de relaxação cruzada é menor. Os vidros PbF, tanto a matriz como os dopados com Pr3+ e Pr3+ /Yb3+, apresentam uma transmissão no infravermelho até 8,8&#956m. A emissão em 1300nm do Pr3+ é pouco intensa, pois o coeficiente de absorção em 980nm (usado para a excitação) é pequeno. Não é observada a emissão em 1300nm a partir de excitações em 514 e 800nm. A inclusão do Yb3+ no vidro com 1% de Pr3+ aumenta em até 40 vezes a área integrada sob a banda de emissão em 1300nm. Cálculos da probabilidade de transferência de energia mostram que o processo Yb3+ &#8594 Pr3+ é 8 vezes mais provável que o processo de retro-transferência. Os cálculos dos parâmetros de Judd-Ofelt (Pr3+) apresentam valores negativos de &#9372. Somente quando os cálculos são realizados com a aproximação de Florez e Malta (reatribuição da posição do nível 1I6 e inclusão dos &#937&#955 com &#955 ímpares), é que todos os parâmetros apresentam valores positivos e o erro no valor da força de oscilador calculada é minimizado. Em termos da emissão em 1300nm e estabilidade química, os vidros PbF dopados com Pr3+/ Yb3+ são promissores para serem empregados em amplificadores ópticos. / This work presents the spectroscopic study results of the glass matrices CASM (47,4% CaO, 41,5% Al2O3, 7,0% SiO2 and 4,1% MgO doped with Nd3+) and PbF (30PbF2-20GaF3-15InF3-15ZnF2-20CaF2 doped with Pr3+ and Pr3+/Yb3+). The objective was to evaluated theses matrices as four level lasers active media, with laser emissions in 1076nm (4F3/2 &#8594 4I11/2 of the Nd3+), 1300nm (1G4 &#8594 3H5 of the Pr3+) visible and near UV spectral regions. The results are discussed based on spectra of transmittance, absorption, infrared, visible and upconversion. Besides the lifetime of 4F3/2 (Nd3+) and 1G4 (Pr3+</sup), the Raman spectra, the phenomenological parameters calculation of Judd-Ofelt theory to Nd3+ and Pr3+ and energy transfer between Pr3+ &#8594 Yb3+ are discussed too. Both, the CASM matrix and the samples doped with Nd3+, show infrared edge at 4,5&#956m. The absorption spectra show broad and strong bands at 800 and 590nm, ideal for pumping it with diode and dye lasers, respectively. The emission in 1076nm show luminescence quenching from 1.0% of Nd2O3, for the pumping at 514nm (300 and 77K), and from 2,5% for the pumping at 800nm (300 and 77K). Due to the cross-relaxation process and multi phonos decay. The emissions in the visible spectral region are observed only by upconversion way. Calculated quantum efficiency of 0.5% Nd2O3 sample for 1076nm emission by Judd-Ofelt model was 95%. The radiative lifetime of 4F3/2 (1076nm) is 320#956s and the experimental one is 300&#956s, for the same sample. From these spectroscopic results and other properties such as microhardness (800MPa), glass transition temperature (750&#176C), waterless samples preparation and chemical stability, the CASM glasses can be considered as an appropriate to laser active medium or windows to optical applications. Laser action at 1076nm was observed with pumping in 514 and 800nm with a Ti:Saphire laser. The efficiency is higher when the pumping is 800nm. Both, the PbF matrix and the Pr3+ and Pr3+ /Yb3+ doped samples, show infrared adge at 8,8&#956m. The emission at 1300nm (Pr3+) is weak due to the low absorption coefficient at 980nm. Was not observed emission at 1300nm with the pumping at 514 and 800nm. The Yb3+ inclusion in the 1% Pr3+ sample increase 40 times the integrated área under the emission banda t 1300 nm compared with the samples without Yb3+. Calculations of energy transfer probabiblity show that the process Yb3+ &#8594 Pr3+ is 8 times more probable than Pr3+ &#8594 Yb3+. The Judd-Ofelt calculations to Pr3+ result in negatives values to &#9372. Only when the Florez and Malta approximations are taken into account the values are positives and the calculated oscillator strength error is minimized. From the emission at 1300nm and chemical stability, the PbF glasses doped with Pr3+/ Yb3+ are candidates to be employed in optical amplifiers.

Neste trabalho são apresentados os resultados da caracterização espectroscópica da matriz vítrea CASM, cuja composição é 47,4% CaO, 41,5% Al2O3, 7,0% SiO2 e 4,1% MgO dopada com Nd3+, e também da matriz vítrea PbF, com composição 30PbF2-20GaF3-15InF3-15ZnF2-20CaF2 dopada com Pr3+ e Pr3+/Yb3+. A caracterização tem por objetivo avaliar tais vidros dopados com íons lantanídios, como meios atrativos para sistemas laseres de quatro níveis, com emissões em 1076nm (4F3/2 &#8594 4I11/2 do Nd3+), 1300nm (1G4 &#8594 3H5 do Pr3+) e na região do visível e ultravioleta próximo. As propriedades espectroscópicas são discutidas a partir dos espectros transmitância e absorção; espectros de emissão no infravermelho e no visível, tempos de vida dos níveis emissores em 1076nm (Nd3+) e 1300nm (Pr3+); espectros de Raman das matrizes e cálculos dos parâmetros fenomenológicos (&#937&#955) da teoria de Judd-Ofelt tanto para o Nd3+ quanto para o Pr3+. No caso do Pr3+ é considerada uma diferente atribuição para o nível (1I6 e avalia-se a inclusão dos &#937&#955, com &#955 ímpares, nos valores das forças de oscilador calculadas. Também avalia-se os processos de transferência de energia Pr3+ &#8594 Yb3+ nos vidros PbF. Tanto a matriz quanto os vidros CASM dopados com Nd3+ mostram transmissão no infravermelho até 4,5&#956m. O Nd3+ nessa matriz apresenta bandas de absorção largas e intensas em 800 e 590nm, ideais para bombeio com laser de diodo e laser de corante, respectivamente. A emissão em 1076nm apresenta supressão da luminescência a partir da concentração de 1% de Nd2O3 para o bombeio em 514nm (300 e 77K) e, a partir de 2,5% para o bombeio em 800nm (300 e 77K), devido a processos de relaxação cruzada e decaimento via fônons. Observam-se emissões na região do visível somente via processos de conversão ascendente de energia. Os parâmetros espectroscópicos mostram uma eficiência quântica (calculada a partir dos tempos de vida radiativo e experimental) de 95% para a emissão em 1076nm e um tempo de vida radiativo de 320 &#956s, sendo de 300&#956s o obtido experimentalmente para a amostra com 0,5% de Nd2O3. A partir desses resultados espectroscópicos, das propriedades mecânicas (microdureza de 800MPa), temperatura de transição vítrea de 750&#176C, ausência de água na matriz e estabilidade química, os vidros CASM podem ser considerados como promissores para serem usados como meio ativo para laseres de estado sólido. Em testes preliminares foi observada a emissão laser em 1076nm, com bombeio pelas linhas em 514 e 800nm de um laser de Ti:Safira. A eficiência é maior quando a linha de 800nm é empregada, pois a perda via processos de relaxação cruzada é menor. Os vidros PbF, tanto a matriz como os dopados com Pr3+ e Pr3+ /Yb3+, apresentam uma transmissão no infravermelho até 8,8&#956m. A emissão em 1300nm do Pr3+ é pouco intensa, pois o coeficiente de absorção em 980nm (usado para a excitação) é pequeno. Não é observada a emissão em 1300nm a partir de excitações em 514 e 800nm. A inclusão do Yb3+ no vidro com 1% de Pr3+ aumenta em até 40 vezes a área integrada sob a banda de emissão em 1300nm. Cálculos da probabilidade de transferência de energia mostram que o processo Yb3+ &#8594 Pr3+ é 8 vezes mais provável que o processo de retro-transferência. Os cálculos dos parâmetros de Judd-Ofelt (Pr3+) apresentam valores negativos de &#9372. Somente quando os cálculos são realizados com a aproximação de Florez e Malta (reatribuição da posição do nível 1I6 e inclusão dos &#937&#955 com &#955 ímpares), é que todos os parâmetros apresentam valores positivos e o erro no valor da força de oscilador calculada é minimizado. Em termos da emissão em 1300nm e estabilidade química, os vidros PbF dopados com Pr3+/ Yb3+ são promissores para serem empregados em amplificadores ópticos. / This work presents the spectroscopic study results of the glass matrices CASM (47,4% CaO, 41,5% Al2O3, 7,0% SiO2 and 4,1% MgO doped with Nd3+) and PbF (30PbF2-20GaF3-15InF3-15ZnF2-20CaF2 doped with Pr3+ and Pr3+/Yb3+). The objective was to evaluated theses matrices as four level lasers active media, with laser emissions in 1076nm (4F3/2 &#8594 4I11/2 of the Nd3+), 1300nm (1G4 &#8594 3H5 of the Pr3+) visible and near UV spectral regions. The results are discussed based on spectra of transmittance, absorption, infrared, visible and upconversion. Besides the lifetime of 4F3/2 (Nd3+) and 1G4 (Pr3+</sup), the Raman spectra, the phenomenological parameters calculation of Judd-Ofelt theory to Nd3+ and Pr3+ and energy transfer between Pr3+ &#8594 Yb3+ are discussed too. Both, the CASM matrix and the samples doped with Nd3+, show infrared edge at 4,5&#956m. The absorption spectra show broad and strong bands at 800 and 590nm, ideal for pumping it with diode and dye lasers, respectively. The emission in 1076nm show luminescence quenching from 1.0% of Nd2O3, for the pumping at 514nm (300 and 77K), and from 2,5% for the pumping at 800nm (300 and 77K). Due to the cross-relaxation process and multi phonos decay. The emissions in the visible spectral region are observed only by upconversion way. Calculated quantum efficiency of 0.5% Nd2O3 sample for 1076nm emission by Judd-Ofelt model was 95%. The radiative lifetime of 4F3/2 (1076nm) is 320#956s and the experimental one is 300&#956s, for the same sample. From these spectroscopic results and other properties such as microhardness (800MPa), glass transition temperature (750&#176C), waterless samples preparation and chemical stability, the CASM glasses can be considered as an appropriate to laser active medium or windows to optical applications. Laser action at 1076nm was observed with pumping in 514 and 800nm with a Ti:Saphire laser. The efficiency is higher when the pumping is 800nm. Both, the PbF matrix and the Pr3+ and Pr3+ /Yb3+ doped samples, show infrared adge at 8,8&#956m. The emission at 1300nm (Pr3+) is weak due to the low absorption coefficient at 980nm. Was not observed emission at 1300nm with the pumping at 514 and 800nm. The Yb3+ inclusion in the 1% Pr3+ sample increase 40 times the integrated área under the emission banda t 1300 nm compared with the samples without Yb3+. Calculations of energy transfer probabiblity show that the process Yb3+ &#8594 Pr3+ is 8 times more probable than Pr3+ &#8594 Yb3+. The Judd-Ofelt calculations to Pr3+ result in negatives values to &#9372. Only when the Florez and Malta approximations are taken into account the values are positives and the calculated oscillator strength error is minimized. From the emission at 1300nm and chemical stability, the PbF glasses doped with Pr3+/ Yb3+ are candidates to be employed in optical amplifiers.

Submitted by Alexandra Feitosa (alexandra.feitosa@ufpe.br) on 2017-07-24T13:56:33Z No. of bitstreams: 1 2011-Dissertação-MuriloSodreMarques.pdf: 3306431 bytes, checksum: 208f5d5c903bd2e05e2233fecfe78bb4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-24T13:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011-Dissertação-MuriloSodreMarques.pdf: 3306431 bytes, checksum: 208f5d5c903bd2e05e2233fecfe78bb4 (MD5) Previous issue date: 2011-12-21 / Nesse trabalho foram estudadas amostras vítreas de composição (% em massa) 85TeO2(15–x)ZnOxNd2O3, (x=1, 2 e 3). Bandas de emissão do ultravioleta ao visível foram observa-das e suas origens foram parcialmente analisadas através da obtenção dos espectros de emissãoe absorção das amostras, com o auxílio da teoria de Judd-Ofelt. A dependência da amplitudedos sinais de fotoluminescência com a intensidade do laser e a sua variação com a temperaturadas amostras foram analisadas. Como fontes de bombeamento, utilizou-se um OPO operandoem 805 nm (pulsos de 5 ns, 10 Hz), em ressonância com a transição(2H9=2;4F5=2)!4I9=2,e o terceiro harmônico de um laser deNd:Y AGoperando em 355nm(pulsos de 5ns, 8 Hz)em ressonância com a transição(4D3=2!4I9=2)dos íons deNd+3. Os resultados obtidospermitiram identificar os principais mecanismos que contribuem para a fotoluminescência daamostras. Além do estudo das emissões envolvendo a participação de dois ou mais fótons in-cidentes, correspondendo à luminescência nos comprimentos de onda 361, 386, 417 e 454 nm,foi aprofundado o estudo da Conversão Ascendente de Frequências com emissão centrada em750 nm. Neste caso foi identificado o processo no qual um fóton do laser incidente em 805 nm,origina a emissão em 750 nm com a participação de fônons da rede hospedeira. Foi possívelexplicar a emissão em 750 nm e ratificar a hipótese de Auzel e Pellé do aumento da intensidadeemitida com a temperatura a partir da descrição em termos de um modo efetivo de fônons (oumodo promotor), com frequência menor que a frequência de corte da rede hospedeira. Parao estudo da emissão em 750 nm as amostras foram submetidas a diferentes temperaturas nointervalo de100 °Ca 250 °C. / Glass samples with composition (% in weight) 85TeO2(15–x)ZnOxNd2O3, (x=1, 2 e 3)were studied in this work. Emission bands from ultraviolet to visible were observed and theirorigins were partially analyzed based on the absorption and emission spectra of the samples,with the basis on the Judd-Ofelt theory. The dependence of the photoluminescence intensitywith the laser intensity and its dependence with the samples’ temperature were analyzed. Thelight sources used for excitation were an OPO operating at 805 nm (5ns pulses, 10 Hz), inresonance with the transition(2H9=2;4F5=2)!4I9=2, and the third harmonic of aNd:Y AGlaser operating at 355nm(5ns pulses, 8Hz) in ressonance with the transition(4D3=2!4I9=2)of theNd3+ions. The results obtained allowed to identify the main mechanisms that contributefor the photoluminescence of the samples. Besides excitation processes involving two or moreincident photons, corresponding to the luminescence at the wavelengths 361, 386, 417 and 454nm, the emission centered at 750 nm was also investigated. In this case a mechanism wasidentified in which an incident laser photon at 805 nm originates luminescence at 750 nm withthe participation of phonons. It was possible to explain the emission at 750 nm and ratify theAuzel and Pelle hypothesis of increase of intensity emitted with temperature variation assumingcontribution of an effective mode of phonons (or promoter mode), with frequency smaller thanthe host lattice cutoff frequency. To study the emission at 750 nm the samples were subjectedto different temperatures in the range of100 °Cto 250 °C.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-27T12:25:23Z No. of bitstreams: 1 alexandrepeixotodocarmo.pdf: 2876821 bytes, checksum: 0a69e88f0712c2c04db3af2ade4babf2 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T20:52:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alexandrepeixotodocarmo.pdf: 2876821 bytes, checksum: 0a69e88f0712c2c04db3af2ade4babf2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T20:52:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alexandrepeixotodocarmo.pdf: 2876821 bytes, checksum: 0a69e88f0712c2c04db3af2ade4babf2 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O vidro é um material fascinante e vem sendo utilizado pelo homem em diversas maneiras durante a história da humanidade, desde artefatos cortantes feito com vidro natural no período pré-histórico até fibras ópticas para telecomunicações e laser de estado sólido nos dias atuais. Os elementos terras-raras possuem características peculiares nos orbitais e transições eletrônicas que possibilitam o uso desses elementos como emissores de radiação eletromagnética em uma ampla faixa do espectro, que vai do ultravioleta ao infravermelho. Ao reduzir o tamanho de sistemas até a escala de nanômetros obtêm-se efeitos e propriedades distintas devido à quantização, a compreensão e aplicação desses novos efeitos têm atraído muita atenção na comunidade acadêmica. Vidros, terras-raras e nanoestruturas já representam separadamente um desafio na caracterização e compreensão dos fenômenos físicos apresentados, assim como potencial em aplicações tecnológicas. O objetivo desse trabalho é estudar as interações que ocorrem ao juntar os três sistemas, de forma mais específica o objetivo é determinar a interação entre as nanopartículas metálicas e semicondutoras com íons terras-raras em matrizes vítreas. Os sistemas vítreos estudados são silicatos dopados com íons terras-raras de érbio (Er3+ com importante emissão em 1,5 µm) e neodímio (Nd3+ com importante emissão em 1,06 µm) e nanopartículas de prata (Ag) e sulfeto de cádmio (CdS). As amostras foram preparadas pelo método de fusão seguido de resfriamento rápido, e algumas amostras passaram por processo de tratamento térmico para a nucleação e crescimento das nanopartículas. A caracterização das amostras foi feita utilizando-se as técnicas de absorção óptica (AO), fotoluminescência (FL) e fotoluminescência resolvida no tempo (FLRT) com foco na transição de 1,5 µm para o Er3+ e 1,06 µm para o Nd3+. Nas análises dos dados utilizou-se a teoria de Judd-Ofelt para os íons terras-raras, a teoria de Mie para as nanopartículas metálicas e a teoria de confinamento quântico para as nanopartículas semicondutoras. Os resultados obtidos demonstram a transferência de energia entre nanopartículas de CdS para os íons de Nd3+ de forma radiativa, e o aumento da eficiência quântica dos íons de Er3+ com a presença de nanopartículas de Ag. / Glass is a fascinating material and it has been used by man in many ways during the history of mankind, from cutting artifacts made of natural glass in the prehistoric age up to optical fibers for telecommunications and solid-state laser today. The rare-earth elements have unique characteristics in the orbital and electronic transitions that allow the use of these elements as emitting electromagnetic radiation in a wide range of the spectrum, ranging from ultraviolet to infrared. By reducing the size of systems to the nanometer range one obtains distinct properties and effects due to quantization, the understanding and application on how these new effects have attracted much attention. Glasses, rare-earths and nanostructures already represent a separate challenge in the characterization and understanding of physical phenomena presented, as well as potential technological applications. The aim of this work is to study the interactions that occur when joining the three systems, ie, to determine the interaction between metal and semiconductor nanoparticles with rare-earth ions in glassy matrices. The systems studied are glassy silicates doped with rare-earth ions erbium (Er3+) and neodymium (Nd3+) and nanoparticles of silver (Ag) and cadmium sulfide (CdS). The samples were prepared by the fusion method followed by rapid cooling, and some samples had undergone heat treatment process for the nucleation and growth of nanoparticles. The characterization of the samples was done using the techniques of optical absorption (AO), photoluminescence (FL) and time-resolved photoluminescence (FLRT) focusing on the transition from 1.5 µm to Er3+ and 1.06 µm to Nd3+. In the data analysis it was used the Judd-Ofelt theory for rare-earth ions, the Mie theory for metal nanoparticles, and the theory of quantum confinement for the semiconductor nanoparticles. The results demonstrate the energy transfer from CdS nanoparticles to the Nd3+ ions in a radioactive and increased quantum efficiency of Er3+ ions in the presence of Ag nanoparticles.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-26T17:16:54Z No. of bitstreams: 1 thalesalvesfaraco.pdf: 2957993 bytes, checksum: bfe51ef9cf732341f404484ab0aaea79 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-29T10:56:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thalesalvesfaraco.pdf: 2957993 bytes, checksum: bfe51ef9cf732341f404484ab0aaea79 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T10:56:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thalesalvesfaraco.pdf: 2957993 bytes, checksum: bfe51ef9cf732341f404484ab0aaea79 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vidros fosfatos são materiais tecnologicamente importantes, devido às suas propriedades físicas e químicas, podendo ser aplicados em sistemas ópticos, através da co-dopagem com íons terras raras e nanopartículas metálicas. São apresentados, neste trabalho, a produção pela técnica de fusão/resfriamento e a caracterização de vidros fosfato de silício dopados com trióxido de érbio 23 e/ou nitrato de prata 3, para a verificação da influência desses dopantes, quando adicionados à matriz hospedeira, nas propriedades térmica, ópticas e estruturais. As amostras foram submetidas a tratamento térmico e às técnicas de caracterização: Densidade, Índice de Refração Linear (IRL), Análise Térmica Diferencial (ATD), Absorção Óptica (AO), Fotoluminescência de Estado Estacionário (FL) e Fotoluminescência Resolvida no Tempo (FLRT); onde através delas e dos cálculos de Judd-Ofelt foi possível mapear características promissoras desses vidros para aplicações tecnológicas, com destaque em telecomunicação: transmissão de dados por fibras ópticas. / Phosphate glasses are technologically important materials due to their physical and chemical properties and can be applied in optical systems by co-doping with rare earth ions and metallic nanoparticles. In this work the production by melting and quenching technique and characterization of phosphate silica glasses doped with trioxide erbium and / or silver nitrate are shown, so that can checked the influence of these dopants, when added to the host matrix, in thermal, optical and structural properties. The samples were subjected to heat treatment and the characterization techniques: Density, Linear Refractive Index (LRI), Differential Thermal Analysis (DTA), optical absorption (OA), steady state photoluminescence (PL) and Time Resolved Photoluminescence (TRPL), where through them and Judd-Ofelt calculations, promising features of these glasses could be mapped for technological applications, especially in telecommunication: data transmission by optical fibers.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-08T20:19:50Z No. of bitstreams: 1 geraldohenriquessilva.pdf: 20536600 bytes, checksum: 9b626b89b88c550fa0fff1dcca169621 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T20:29:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 geraldohenriquessilva.pdf: 20536600 bytes, checksum: 9b626b89b88c550fa0fff1dcca169621 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T20:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 geraldohenriquessilva.pdf: 20536600 bytes, checksum: 9b626b89b88c550fa0fff1dcca169621 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho estudou-se vidros co-dopados por meio de técnicas espectroscópicas de absorção óptica, espectroscopia Raman, fotoluminescência, fotoluminescência resolvida no tempo, lente térmica e capacidade térmica volumétrica. A classe de vidro estudada é a de vidros fosfatos denominados PZABP (P205 – ZnO – Al203 – BaO – PbO), os quais foram dopados com íons de európio (Eu3+), em diferentes concentrações, e telúrio (Te), visando o surgimento de nanopartículas semicondutoras de Telureto de Zinco (ZnTe). O objetivo desse trabalho é investigar a emissão do Eu3+ e sua interação com as nanopartículas semicondutoras no sentido de melhorar as propriedades ópticas e/ou térmicas do sistema vítreo co-dopado. Com a técnica de absorção óptica foi possível observar a alta transparência desse sistema, com uma janela óptica cobrindo a região desde o ultravioleta (em torno de 300 nm) até ao infravermelho médio (em torno de 3000 nm). Observou-se uma banda de absorbância larga centrada em torno de 540 nm quando o sistema vítreo PZABP foi dopado com Te. Essa banda foi atribuída a nanopartículas de ZnTe com comportamento de material na forma bulk. Com a técnica de fotoluminescência observou-se uma emissão avermelhada intensa atribuída aos íons de Eu3+, sendo a transição 5D0 —> 7F2 (611 nm) a mais intensa. Os parâmetros de Judd-Ofelt foram obtidos a partir dos espectros de emissão e absorção. De posse desses parâmetros, encontrou-se o tempo de vida radiativo do estado 5D0 que, juntamente com o tempo de vida experimental, permitiu a determinação da eficiência quântica. Observou-se que a mesma não sofreu uma alteração significativa em função da concentração dos íons de Eu3+ e com a presença do ZnTe. Com a técnica de lente térmica, na presença de nanopartículas de ZnTe, observou-se que a difusividade térmica (D) permaneceu praticamente constante com o aumento da concentração de Eu3+. / IIn this work we have studied co-doped glasses by means of spectroscopic techniques such as optical absorption, Raman spectroscopy, photoluminescence, time-resolved photoluminescence, thermal lens and volumetric heat capacity. The class of studied glasses was of phosphate glasses called PZABP (P2O5 – ZnO – Al203 – BaO – PbO) doped with different concentrations of europium ions (Eu3+), and tellurium (Te), to nucleation of semiconductor nanoparticles of zinc telluride (ZnTe). The goal of this work is to investigate the emission of the Eu3+ and its interaction with the semiconductor nanoparticles aiming to improve the thermo/optical properties of the glass system. With the optical absorption technique was possible to observe the high transparency of the system, which covers an optical window going from the ultraviolet region (about 300 nm) to mid-infrared (about 3000 nm). Also, was observed a large absorbance band centered around 540 nm when the glass system PZABP was doped with Te. This band was attributed to bulk-like ZnTe nanoparticles. Through the photoluminescence technique was possible to observe an intense reddened emission attributed to Eu 3+ ions, being the 5D0 —>7 F2 transition ( 611 nm) the most intense. The Judd-Ofelt parameters were obtained from the absorption and emission spectra. From these parameters, the radiative lifetime of the state 5D0 was found which together with the experimentally measured lifetime allowed the determination of the quantum efficiency. The latter does not present a significant change when the concentration of Eu3+ ions increases and with the presence of ZnTe. With the thermal lens technique, in the presence of ZnTe nanoparticles, was observed that the thermal diffusivity (D) remained almost constant with the increasing of concentration of Eu3+.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-27T20:21:11Z No. of bitstreams: 1 marcelinocordeironeto.pdf: 92399516 bytes, checksum: 0d59ef50bab71144a1450179047a4f30 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T21:07:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelinocordeironeto.pdf: 92399516 bytes, checksum: 0d59ef50bab71144a1450179047a4f30 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T21:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelinocordeironeto.pdf: 92399516 bytes, checksum: 0d59ef50bab71144a1450179047a4f30 (MD5) Previous issue date: 2014-05-06 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo desta tese é analisar se as propriedades ópticas apresentadas neste trabalho qualificam o sistema vítreo PZABP, com composição nominal 60P2O5.15ZnO.5Al2O3.10BaO.10PbO (% mol), dopado com íons terras-raras trivalentes, itérbio (Yb3+) e európio (Eu3+) e, também, com nanopartículas semicondutoras de telureto de zinco (ZnTe) como potencialmente útil para construção de dispositivos de emissão de luz na região de 920 nm a 1060 nm. A teoria de Judd-Ofelt é usada nos cálculos dos parâmetros de intensidade Ωλ(λ = 2,4,6). Técnicas de microscopia de força atômica (AFM), absorção óptica (AO), fotoluminescência (FL) e fotoluminescência resolvida no tempo (FLRT) caracterizam o sistema vítreo. A finalidade do ZnTe é aumentar a seção de choque de absorção do sistema vítreo PZABP e transferir energia para os íonsEu3+ e/ouYb3+. A formação de dois tipos de nanopartículas semicondutoras de telureto de zinco ZnTe-propriedades de bulk e pontos quânticos – foram identificados. FL e FLRT sugerem transferência de energia dos íons de Eu3+ e/ou ZnTe para os íons deYb3+. / The aim of this thesis is to analyze if the optical properties presented in this work qualify the glass system PZABP, with nominal composition 60P2O5.15ZnO.5Al2O3.10BaO.10PbO(% mol), doped with trivalent rare earth ions, ytterbium (Yb3+) and europium (Eu3+) as well as zinc telluride (ZnTe) as potentially useful for light emission devices in the infrared region from 920 nm to 1060 nm. The Judd-Ofelt theory is used to calculate the intensity parameters Ωλ(λ = 2,4,6). Atomic force microscopy (AFM), optical absorption (OA), photoluminescence (PL) and time-resolved photoluminescence (TRPL) techniques characterized the vitreous system. The formation of two kinds of ZnTe semiconductor nanoparticles - bulk-like and quantum dots –were identified. PL and TRPL suggest the energy transfer from Eu3+ ions and/orZnTetoYb3+ ions.

Neste trabalho apresentamos os resultados obtidos no estudo das propriedades ópticas dos vidros de fluoretos dopados com Er3+ e Pr<sup3+ , de composições: 20ZnF2-20SrF sub>2-2NaF - 6GaF sub>3 - 16BaF2 sub>2 -(36 - x)InF sub>3 -xErF sub>3 e 20ZnF sub>2 - 20SrF sub>2 -2NaF - 6GaF sub>3 -34InF sub>3 -(18 - x)BaF sub>2 - xPrF sub>3 com x = 1,2,3 e 4 mol%. As propriedades ópticas são discutidas a partir das informações obtidas dos espectros de absorção, a 300K para os vidros dopados com Er+ e, a 300 e 77K para os vidros dopados com Pr3+. A teoria de Judd-Ofelt é usada nos cálculos dos parâmetros de intensidades &#937&#955 (&#937= 2,46). As forças do oscilador são calculadas através das áreas das bandas de absorção. São calculados os parâmetros espectroscópicos característicos: a probabilidade de transição de dipolo elétrico forçado, os canais de relaxação dos diferentes níveis, o tempo de vida radiativo e a seção transversal de emissão estimulada. O efeito da concentração sobre os parâmetros de intensidade é também discutido. Os resultados obtidos concordam bem com os reportados em diferentes classes de vidros para concentrações similares. Entretanto, a qualidade dos ajustes atingidos neste trabalho é melhor que a encontrada na literatura em estudos semelhantes. Os vidros apresentam boa homogeneidade e apenas pequenas variações no índice de refração e densidade, com a concentração dos dopantes Er3+ e Pr3+.Visando obter uma melhor coerência entre os resultados teóricos e experimentais para o caso do Pr3+ , uma nova aproximação é discutida à luz da teoria de Judd-Ofelt. Considerando contribuições superiores de segunda ordem na teoria padrão, os parâmetros de intensidade ímpares são tomados em conta. Uma consistente e boa qualidade do conjunto de parâmetros é obtida somente com a inclusão das contribuições dos termos da ordem superior e, se a banda em 21470 cm-1 é atribui da à transição 3H4 &#8594 3P1 e a componente 1I6 sendo incorporada à transição 3H4 &#8594 3P2 em 22700 cm-1. Com os parâmetros de intensidade QÂ (1= 3,4,5,6) obtidos da teoria padrão modificada, são calculados os parâmetros espectroscópicos característicos nos vidros dopados com Pr3+ / ln this work we present the resu1ts obtained in the study of the optical properties of fluoride glasses doped with Er3+ and Pr<sup3+ of compositions: 20ZnF2-20SrF sub>2-2NaF - 6GaF sub>3 - 16BaF2 sub>2 -(36 - x)InF sub>3 -xErF sub>3 and 20ZnF sub>2 - 20SrF sub>2 -2NaF - 6GaF sub>3 -34InF sub>3 -(18 - x)BaF sub>2 - xPrF sub>3 com x = 1,2,3 and 4 mol%. The optica1 properties are discussed from the information obtained from absorption spectra at 300K for glasses doped with Er+ and at 300 and 77K for glasses doped with com Pr3+. The Judd-Ofelt theory is used in the calculation of the intensity parameters &#937&#955 (&#937= 2,46). The oscillator strengths are obtained from the areas under the absorption curves. The characteristic spectroscopic parameters calculated are: electric dipole transition probabilities, radiative lifetimes, branching ratios and peak crosssections of stimulated emission. The concentration effect on the intensity parameters is allalyzed. The results obtained are in good agreement with those reported for other glasses described for similar concentrations. Nevertheless the fit quality reached in this work is better than the ones reported in similar studies. The glasses present good homogeneity and only little variations in the refractive index and density with the concentration Er3+ and Pr3+ are observed. In order to obtain better coherence between theoretical and experimental results in the Pr3+ case, a new approximation is discussed under the light of the Judd-Ofelt theory. Considering higher order contributions to the standard theory, the odd intensity parameters are taken into account. A consistent and good quality set of parameters is obtained only with the inclusion of these higher order contributions and if the band at 21470 cm-1 is assigned to the the 3H4 &%8594 3P>/sub>1 transition, the component 1I6 being incorporated in the 3H4 &%8594 3P>/sub>2 transition at 22700 cm-1. With the intensity parameters &#937&#955 (&#937= 3, 4, 5, 6) obtained from the modified standard theory, the characteristic spectroscopic parameters are calculated in the glasses doped with Pr3+

Neste trabalho apresentamos os resultados obtidos no estudo das propriedades ópticas dos vidros de fluoretos dopados com Er3+ e Pr<sup3+ , de composições: 20ZnF2-20SrF sub>2-2NaF - 6GaF sub>3 - 16BaF2 sub>2 -(36 - x)InF sub>3 -xErF sub>3 e 20ZnF sub>2 - 20SrF sub>2 -2NaF - 6GaF sub>3 -34InF sub>3 -(18 - x)BaF sub>2 - xPrF sub>3 com x = 1,2,3 e 4 mol%. As propriedades ópticas são discutidas a partir das informações obtidas dos espectros de absorção, a 300K para os vidros dopados com Er+ e, a 300 e 77K para os vidros dopados com Pr3+. A teoria de Judd-Ofelt é usada nos cálculos dos parâmetros de intensidades &#937&#955 (&#937= 2,46). As forças do oscilador são calculadas através das áreas das bandas de absorção. São calculados os parâmetros espectroscópicos característicos: a probabilidade de transição de dipolo elétrico forçado, os canais de relaxação dos diferentes níveis, o tempo de vida radiativo e a seção transversal de emissão estimulada. O efeito da concentração sobre os parâmetros de intensidade é também discutido. Os resultados obtidos concordam bem com os reportados em diferentes classes de vidros para concentrações similares. Entretanto, a qualidade dos ajustes atingidos neste trabalho é melhor que a encontrada na literatura em estudos semelhantes. Os vidros apresentam boa homogeneidade e apenas pequenas variações no índice de refração e densidade, com a concentração dos dopantes Er3+ e Pr3+.Visando obter uma melhor coerência entre os resultados teóricos e experimentais para o caso do Pr3+ , uma nova aproximação é discutida à luz da teoria de Judd-Ofelt. Considerando contribuições superiores de segunda ordem na teoria padrão, os parâmetros de intensidade ímpares são tomados em conta. Uma consistente e boa qualidade do conjunto de parâmetros é obtida somente com a inclusão das contribuições dos termos da ordem superior e, se a banda em 21470 cm-1 é atribui da à transição 3H4 &#8594 3P1 e a componente 1I6 sendo incorporada à transição 3H4 &#8594 3P2 em 22700 cm-1. Com os parâmetros de intensidade QÂ (1= 3,4,5,6) obtidos da teoria padrão modificada, são calculados os parâmetros espectroscópicos característicos nos vidros dopados com Pr3+ / ln this work we present the resu1ts obtained in the study of the optical properties of fluoride glasses doped with Er3+ and Pr<sup3+ of compositions: 20ZnF2-20SrF sub>2-2NaF - 6GaF sub>3 - 16BaF2 sub>2 -(36 - x)InF sub>3 -xErF sub>3 and 20ZnF sub>2 - 20SrF sub>2 -2NaF - 6GaF sub>3 -34InF sub>3 -(18 - x)BaF sub>2 - xPrF sub>3 com x = 1,2,3 and 4 mol%. The optica1 properties are discussed from the information obtained from absorption spectra at 300K for glasses doped with Er+ and at 300 and 77K for glasses doped with com Pr3+. The Judd-Ofelt theory is used in the calculation of the intensity parameters &#937&#955 (&#937= 2,46). The oscillator strengths are obtained from the areas under the absorption curves. The characteristic spectroscopic parameters calculated are: electric dipole transition probabilities, radiative lifetimes, branching ratios and peak crosssections of stimulated emission. The concentration effect on the intensity parameters is allalyzed. The results obtained are in good agreement with those reported for other glasses described for similar concentrations. Nevertheless the fit quality reached in this work is better than the ones reported in similar studies. The glasses present good homogeneity and only little variations in the refractive index and density with the concentration Er3+ and Pr3+ are observed. In order to obtain better coherence between theoretical and experimental results in the Pr3+ case, a new approximation is discussed under the light of the Judd-Ofelt theory. Considering higher order contributions to the standard theory, the odd intensity parameters are taken into account. A consistent and good quality set of parameters is obtained only with the inclusion of these higher order contributions and if the band at 21470 cm-1 is assigned to the the 3H4 &%8594 3P>/sub>1 transition, the component 1I6 being incorporated in the 3H4 &%8594 3P>/sub>2 transition at 22700 cm-1. With the intensity parameters &#937&#955 (&#937= 3, 4, 5, 6) obtained from the modified standard theory, the characteristic spectroscopic parameters are calculated in the glasses doped with Pr3+

We investigated from the point of view of optical and vibrational the matrix 60B203 - (20 - x)Na2O - 10PbO - 10Al2O3 : xTiO2, with x= 0, 1, 2, 3, 4, e 5 mol% glasses, in order to understand the changes brought with the substitution of sodium oxide Na2O titanium oxide per TiO2. We performed measurements of X-ray diffraction, which revealed homogeneous amorphous structures throughout the composition range. The absorption spectra showed that the energy of the optical band gap (∆Eopt) and Urbach energy (UE) decreased with increased concentration of oxide TiO2. By using Vibrational Raman Spectroscopy and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, we have observed changes in the spectra, which indicated a relationship with the effect conversion BO4 to BO3 groups and the appearance of “loose” BO4, indicating that ions titanium acted as a modifier of the vitreous network. Subsequently, we investigated the effect of substitution of Na2O per TiO2 on the point of view of structural features and spectroscopic oxide dopant Nd2O3 the following borate glass matrix 60B2O3 - (20 - x)Na2O - 10PbO - 10Al2O3 : xTiO2 : yNd2O3. Were measured from X-ray patterns, temperatures glass (Tg), vibrational spectroscopy and Raman and Infrared measurements of optical absorption and emission spectra. The tendency of the glass transition temperature (Tg), Judd-Ofelt parameters, Ω(2;4;6) and the ratio for Nephelauxetic with increasing concentration TiO2 and Nd2O3 were interpreted quantitatively and qualitatively in terms of connections and coordination number. Measurements of glass transition temperature (Tg) for the entire series of glass system doped with neodymium ions (Nd3+) for different concentrations of titanium (Ti) suggested changes in the rigidity of the matrix due to the change coordinating boron oxide resulting from the effect of converting BO4 to BO3. The variation of the Judd-Ofelt parameters Ω 2 and Ω 4 indicated that the average radius of the rare earth-ligand decreased creating a distribution of electron density when the ion concentration of neodymium (Nd3+) increases. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Investigamos sob o ponto de vista Óptico e vibracional a matriz vÍtrea 60B203 — (20 — x)Na2O —10PbO —10Al2O3 : xTiO2, com x= 0, 1, 2, 3, 4, e 5 mol%, a fim de compreender as mudanças causadas com a substituição de óxido de sódio (Na2O) por óxido de titânio (TiO2). Realizamos medidas de difração de Raio-X, as quais revelaram estruturas amorfas homogêneas em toda a faixa de composição. Os espectros de absorção mostraram que a energia da largura da banda óptica (∆Eopt) e a Energia de Urbach (UE) diminuíram à medida que aumentamos a concentração do óxido de titânio (TiO2). Ao utilizarmos a Espectroscopia Vibracional Raman e Infravermelho por Transformada de Fourier, observamos alterações nos espectros, as quais, indicaram uma relação com o efeito de conversão de BO4 para BO3 e o aparecimento de grupos BO4 livres, indicando que os íons de titânio atuaram como um modificador da rede vítrea. Posteriormente, investigamos as modificações nas propriedades estruturais causadas com a substituição de óxido de sódio (Na2O) por óxido de titânio (TiO2), utilizando como ponto de vista as propriedades espectroscópicas do íon dopante Nd3+ da seguinte matriz vítrea borato 60B2O3 — (20 — x)Na2O — 10PbO — 10Al2O3 : xTiO2 : yNd2O3, com x= 0, 1, 2, 3, 4, 5 mol% e y= 1, 2, 3, 4, 5 peso%. A tendência da temperatura de transição vítrea, dos parâmetros Judd-Ofelt, (2;4;6) e da razão nefelauxética em função do aumento da concentração dos óxidos de titânio (TiO2) e dos óxidos de neodímio (Nd2O3) foram interpretados quantitativamente e qualitativamente em termos das ligações da rede e do número de coordenação. As medições da temperatura de transição vítrea para toda a série do sistema vítreo dopada com íons de neodímio (Nd3+) em diferentes concentrações de óxidos de titânio (TiO2) sugeriram mudanças na rigidez da matriz, devido à mudança de coordenação do óxido de boro, resultante do efeito da conversão do BO4 para o BO3. A variação dos parâmetros de Judd-Ofelt indicaram que o raio médio do íon terra rara-ligante diminuiu criando uma redistribuição da densidade eletrônica quando a concentração do íon de neodímio (Nd3+) aumenta.