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Document Type: Tese
Title: Efeito dos íons codopantes (Tb3+, Ca2+) nas propriedades luminescentes do Y3Al5O12: Eu3+
Authors: Silveira, Wellisson Santos
Issue Date: 26-Aug-2022
Advisor: Rezende, Marcos Vinícius dos Santos
Resumo : As propriedades estruturais e luminescentes dos compostos YAG (Y3Al5O12) – puro, dopado com Eu3+ e codopado com Tb3+ ou Ca2+ foram investigadas, para aplicações como fonte de iluminação por meio de WLEDs. Para estudar tais materiais, foram produzidos dois conjuntos de amostras (YAG:Eu,Tb e YAG:Eu,Ca) através do método sol-gel modificado, o qual utiliza a glicose como agente polimerizante. Para a caracterização dessas amostras, foram utilizadas diferentes técnicas como difratometria de raios X (DRX), espectroscopia de absorção de raios X (XAS), luminescência óptica excitada por raios X (XEOL), espectroscopia de fotoluminescência (PL), radioluminescência (RL) e tempo de decaimento luminescente. Os resultados de DRX revelaram a formação da fase desejada em todas as amostras, sem a formação de fases secundárias, comprovando que o método de produção foi bastante eficiente para obtenção do composto desejado. Através do refinamento Rietveld e da equação de Scherrer, os parâmetros de rede e o tamanho médio do cristalito foram determinados, mostrando que os valores sofreram mudanças com as variações das concentrações de dopantes/codopantes. As medidas de XAS confirmaram o estado de oxidação predominantemente trivalente dos íons de európio, não havendo indícios de uma possível redução dessa valência em razão da radiação ionizante ou da incorporação desses íons no sítio do Y3+ . Os resultados das medidas de emissão PL, obtidos excitando as amostras YAG:Eu,Tb e YAG:Eu,Ca com comprimento de onda de 230 nm e 225 nm, respectivamente, mostraram as transições típicas dos íons envolvidos, com exceção para os íons de Ca2+ , os quais as transições não foram evidenciadas. Além disso, através desses espectros, foram obtidos os diagramas de cromaticidade, os quais possibilitaram determinar como as proporções molares dos dopantes podem influenciar nas coordenadas de cor emitida pelas amostras. A maioria dessas transições, observadas nos espectros de PL, também foram observadas nos espectros de XEOL e RL. Esses corroboraram a alta estabilidade dos compostos quando submetidos a radiações de alta energia, não apresentando transições relacionadas ao íon Eu2+ . Todos os espectros de emissão confirmaram que suas intensidades foram influenciadas pelas concentrações dos íons Eu, Tb e Ca, além disso, permitiram realizar uma investigação sobre a simetria local em torno dos íons de Eu3+. Por fim, o tempo de decaimento luminescente foi fortemente influenciado pela variação de dopantes e codopantes.
Abstract: The structural and luminescent properties of YAG compounds (Y3Al5O12) – pure, Eu3+ doped and Tb3+ or Ca2+ codoped were investigated, for applications as a light source through WLEDs. To study such materials, two sets of samples (YAG:Eu,Tb and YAG:Eu,Ca) were produced using the modified sol-gel method, which uses glucose as a polymerizing agent. For the characterization of these samples, different techniques were used, such as X-ray diffractometry (XRD), X-ray absorption spectroscopy (XAS), X-ray excited optical luminescence (XEOL), photoluminescence spectroscopy (PL), radioluminescence (RL) and luminescent decay time. The XRD results revealed the formation of the desired phase in all samples, without the formation of secondary phases, proving that the production method was quite efficient to obtain the desired compound. Through of the Rietveld refinement and the Scherrer equation, the lattice parameters and the medium size of the crystallite were determined, showing that the values changed with the variations of the concentrations of dopants/codopants. XAS measurements confirmed the predominantly trivalent oxidation state of europium ions, not having evidence of a possible reduction of this valence due to ionizing radiation or incorporation of these ions in the Y3+ site. The results of the PL emission measurements, obtained by exciting the samples YAG:Eu,Tb and YAG:Eu,Ca with wavelengths of 230 nm and 225 nm, respectively, showed the typical transitions of the ions involved, except for the ions of Ca2+, which transitions were not evidenced. Furthermore, through these spectra, the chromaticity diagrams were obtained, which made it possible to determine how the molar proportions of the dopants can influence the color coordinates emitted by the samples. Most of these transitions, observed in the PL spectra, were also observed in the XEOL and RL spectra. These corroborated the high stability of the compounds when subjected to high energy radiation, not showing transitions related to the Eu2+ ion. All emission spectra confirmed that their intensities were influenced by the concentrations of Eu, Tb and Ca ions, in addition, they allowed an investigation into the local symmetry around Eu3+ ions. Finally, the luminescent decay time was strongly influenced by the variation of dopants and codopants.
Keywords: Física
Terra rara
Sol-gel
Luminescência
Y3Al5O12
Wled
Rare earth
Luminescence
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Program Affiliation: Pós-Graduação em Física
Citation: SILVEIRA, Wellisson Santos. Efeito dos íons codopantes (Tb3+, Ca2+) nas propriedades luminescentes do Y3Al5O12: Eu3+. 2022. 119 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2022.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/23581
Appears in Collections:Doutorado em Física

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