Thesis (M.M.S.E.)--University of Delaware, 2008. / Principal faculty advisor: Kristi L. Kiick and John F. Rabolt, Dept. of Materials Science & Engineering. Includes bibliographical references.

No presente trabalho é feito um estudo sistemático do efeito do campo cristalino nas propriedades ópticas do íon Er3+. Para tal propósito utilizamos três diferentes sistemas cristalinos dopados com Er3+: Ortovanadato de cálcio [Ca3(VO4)2], Niobato de lítio [LiNb03] e Titanato de bismuto [Bi12TiO20]. Os cristais foram crescidos no formato de fibras, pela técnica LHPG (Laser Heated Pedestal Growth). O uso deste método de crescimento permitiu não apenas o estudo do efeito do campo cristalino da matriz no Er3+ como também, a influência de diferentes condições crescimento. As composições dos cristais foram determinadas através de EDX (Energy Dispersive X Ray), XPS (X Ray Photoelectron Spectroscopy) e microscopia Auger. As amostras também foram investigadas através de absorção óptica e emissão, incluindo a determinação de seus índices de refração, gap óptico, identificação e análise de várias transições, medidas de emissão dependentes do tempo e da temperatura. A estrutura de todos os cristais foram investigadas pelas técnicas de difração de raios X e espalhamento Raman. Baseados nos resultados experimentais foi possível inferir sobre as regras impostas pelas condições de crescimento nas propriedades finais das fibras cristalinas de Ca3(VO4)2, LilNbO3 e Bi12Ti020 dopados com Er3+. Especificamente relacionado com as fibras cristalinas de Ca3(VO4)2 e LiNBbO3 dopadas com Er3+, a inserção de diferentes pressões de oxigênio molecular, durante o crescimento, induz mudanças significativas na sua estrutura cristalina. A inserção de íons Er3+ na matiz Bi12Ti020 produz uma luminescência fraca, quando comparada a do Ca3(VO4)2 e LiNbO3, porém esta luminescência apresenta um aumento considerável quando as amostras são co-dopada com íons Ga3+ / In this work we performed a systematic study of the crystal field effect on the optical properties of the Er3+ ion. For such a purpose we used three different crystalline Er3+ doped systems: calcium orthovanadate [Ca3(VO4)2, lithium niobate [LiNbO3] and bismuth titanate [Bi12TiO20]. The crystals were grown in the shape of fibers by the Laser Heated Pedestal Growth (LHPG) technique. By using this growth technique it was possible to explore not only the effects of different crystal fields on the Er3+ ion but also, the influence of different growth conditions. The composition of each fiber was determined from EDX (Energy, Dispersive X Ray , analysis), XPS (X Ray Photoelectron Spectroscopy) and Auger microprobe. The fibers were also optically investigated through optical absorption and emission and included the determination of their index of refraction, optical band gap, the identification and analysis of several different transitions, temperature and time-dependent measurements, etc. The structure of all crystals were investigated by X ray diffraction and Raman scattering techniques. Based on these experimental results it was possible to infer the role played by the growth technique and conditions on the final properties of these Er3+ -doped Ca3(VO4)2, LiNbO3 and Bi12Ti020 crystalline fibers. Specifically related to the Er3+ -doped Ca3(VO4)2 and LiNbO3 fibers, different pressures of molecular oxygen, during the groNvt.h., induces significant changes on their atomic (and electronic) structure. The insertion of Er3+ ions in the Bi12Ti020 matrix produces a small photoluminescence intensity, when compared with Ca3(VO4)2 and LINbO3, which is considerably increased by co-doping with Ga3+ ions

No presente trabalho é feito um estudo sistemático do efeito do campo cristalino nas propriedades ópticas do íon Er3+. Para tal propósito utilizamos três diferentes sistemas cristalinos dopados com Er3+: Ortovanadato de cálcio [Ca3(VO4)2], Niobato de lítio [LiNb03] e Titanato de bismuto [Bi12TiO20]. Os cristais foram crescidos no formato de fibras, pela técnica LHPG (Laser Heated Pedestal Growth). O uso deste método de crescimento permitiu não apenas o estudo do efeito do campo cristalino da matriz no Er3+ como também, a influência de diferentes condições crescimento. As composições dos cristais foram determinadas através de EDX (Energy Dispersive X Ray), XPS (X Ray Photoelectron Spectroscopy) e microscopia Auger. As amostras também foram investigadas através de absorção óptica e emissão, incluindo a determinação de seus índices de refração, gap óptico, identificação e análise de várias transições, medidas de emissão dependentes do tempo e da temperatura. A estrutura de todos os cristais foram investigadas pelas técnicas de difração de raios X e espalhamento Raman. Baseados nos resultados experimentais foi possível inferir sobre as regras impostas pelas condições de crescimento nas propriedades finais das fibras cristalinas de Ca3(VO4)2, LilNbO3 e Bi12Ti020 dopados com Er3+. Especificamente relacionado com as fibras cristalinas de Ca3(VO4)2 e LiNBbO3 dopadas com Er3+, a inserção de diferentes pressões de oxigênio molecular, durante o crescimento, induz mudanças significativas na sua estrutura cristalina. A inserção de íons Er3+ na matiz Bi12Ti020 produz uma luminescência fraca, quando comparada a do Ca3(VO4)2 e LiNbO3, porém esta luminescência apresenta um aumento considerável quando as amostras são co-dopada com íons Ga3+ / In this work we performed a systematic study of the crystal field effect on the optical properties of the Er3+ ion. For such a purpose we used three different crystalline Er3+ doped systems: calcium orthovanadate [Ca3(VO4)2, lithium niobate [LiNbO3] and bismuth titanate [Bi12TiO20]. The crystals were grown in the shape of fibers by the Laser Heated Pedestal Growth (LHPG) technique. By using this growth technique it was possible to explore not only the effects of different crystal fields on the Er3+ ion but also, the influence of different growth conditions. The composition of each fiber was determined from EDX (Energy, Dispersive X Ray , analysis), XPS (X Ray Photoelectron Spectroscopy) and Auger microprobe. The fibers were also optically investigated through optical absorption and emission and included the determination of their index of refraction, optical band gap, the identification and analysis of several different transitions, temperature and time-dependent measurements, etc. The structure of all crystals were investigated by X ray diffraction and Raman scattering techniques. Based on these experimental results it was possible to infer the role played by the growth technique and conditions on the final properties of these Er3+ -doped Ca3(VO4)2, LiNbO3 and Bi12Ti020 crystalline fibers. Specifically related to the Er3+ -doped Ca3(VO4)2 and LiNbO3 fibers, different pressures of molecular oxygen, during the groNvt.h., induces significant changes on their atomic (and electronic) structure. The insertion of Er3+ ions in the Bi12Ti020 matrix produces a small photoluminescence intensity, when compared with Ca3(VO4)2 and LINbO3, which is considerably increased by co-doping with Ga3+ ions