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Tipo de Documento: Monografia
Título: Estudo das propriedades luminescentes do LiBaPO₄:Er,Yb para aplicação em sensores ópticos luminescentes
Autor(es): Oliveira, William Alves de
Data do documento: 4-Ago-2025
Orientador: Rezende, Marcos Vinícius dos Santos
Coorientador: Oliveira, Matheus Silveira Campos de
Resumo: O presente trabalho evidencia a produção e caracterização do fosfato de lítio e bário (LiBaPO₄) dopado com diferentes concentrações de érbio (Er³⁺) e fixando a concentração de itérbio (Yb³⁺) em 1% mol. As amostras foram sintetizadas por meio da rota sol-gel modificada, utilizando PVA como agente quelante, com um processo de calcinação a 1000 °C durante duas horas. A caracterização estrutural das amostras foi realizada por difratometria de raios X e os resultados foram comparados com os padrões de referência ICSD Nº 036801 e ICSD Nº 198235. As análises confirmaram a formação da fase cristalina monoclínica do LiBaPO4, pertencente ao grupo espacial C1c1 (Nº 9), com a presença de uma fase secundária observada apenas quando a concentração dos dopantes foi aumentada. O tamanho médio dos cristalitos foi calculado pela equação de Scherrer, variando seu tamanho de 26 a 28 nm. As propriedades luminescentes das amostras foram investigadas por espectroscopia de fotoluminescência (FL) sob excitação de um laser de 980 nm, com variação de temperatura entre 225 e 420 K. A codopagem com érbio e itérbio promoveu o fenômeno de conversão ascendente. Nesse contexto, as emissões características do érbio foram analisadas, correspondendo às transições (⁴H11/2 → ⁴I15/2), (⁴S3/2 → ⁴I15/2) e (⁴F9/2 → ⁴I15/2). Para aprofundar essa análise, foi utilizada a técnica de razão de intensidades luminescente (RIL), permitindo investigar os níveis de energia termicamente acoplados (TCELs). Com base nos resultados obtidos pela técnica RIL, foram calculadas as sensibilidades térmicas de cada amostra. A sensibilidade relativa tem como valor máximo 2,45% K⁻¹ a 225 K e a sensibilidade absoluta atingiu o valor máximo de 0,044 K⁻¹ a 420 K. Portanto, foi observado a formação do material, assim como suas sensibilidades relativas, mostrando ser um bom material sensibilizador térmico.
Abstract: The present work highlights the synthesis and characterization of lithium barium phosphate (LiBaPO₄) doped with different concentrations of erbium (Er³⁺), while fixing the concentration of ytterbium (Yb³⁺) at 1 mol%. The samples were synthesized by a modified sol-gel route, using PVA as a chelating agent, with a calcination process at 1000 °C for two hours. Structural characterization of the samples was performed by X-ray diffraction, and the results were compared with the reference patterns ICSD No. 036801 and ICSD No. 198235. The analyses confirmed the formation of the monoclinic crystalline phase of LiBaPO₄, belonging to the space group C1c1 (Nº 9), with the presence of a secondary phase observed only when the dopant concentrations were increased. The average crystallite size was calculated using the Scherrer equation, ranging from 26 to 28 nm. The luminescent properties of the samples were investigated by photoluminescence (PL) spectroscopy under excitation from a 980 nm laser, with a temperature variation between 225 and 420 K. Codoping with erbium and ytterbium promoted the upconversion phenomenon. In this context, the characteristic emissions of erbium were analyzed, corresponding to the transitions (⁴H₁₁/₂ → ⁴I₁₅/₂), (⁴S₃/₂ → ⁴I₁₅/₂), and (⁴F₉/₂ → ⁴I₁₅/₂). To deepen this analysis, the luminescence intensity ratio (LIR) technique was used, allowing the investigation of thermally coupled energy levels (TCELs). Based on the results obtained by the LIR technique, the thermal sensitivities of each sample were calculated. The relative sensitivity reached a maximum value of 2.45% K⁻¹ at 225 K, and the absolute sensitivity reached a maximum value of 0.044 K⁻¹ at 420 K. Therefore, the formation of the material was confirmed, as well as its relative sensitivities, demonstrating its potential as an effective thermal sensing material.
Palavras-chave: Física
Ensino superior (UFS)
Sensor óptico luminescente
Rota sol-gel modificado
Sensibilidade térmica
Luminescent optical sensor
Sol-gel route modified
Thermal sensitivity
LiBaPO4
área CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Departamento: DFI - Departamento de Física – São Cristóvão - Presencial
Citação: Oliveira, William Alves de. Estudo das propriedades luminescentes do LiBaPO₄:Er,Yb para aplicação em sensores ópticos luminescentes. São Cristóvão, 2025. Monografia (licenciatura em Física) – Departamento de Física, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2025
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/22899
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