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Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese e caracterização de vidros cálcio boroaluminato dopados com Dy2O3 para geração de luz branca
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of calcium boroaluminate glasses doped with Dy2O3 for white light generation
Autor: LODI, Thiago Augusto 
Primeiro orientador: STEIMACHER, Alysson
Primeiro coorientador: PEDROCHI, Franciana
Primeiro membro da banca: STEIMACHER, Alysson
Segundo membro da banca: BARBOZA, Marcio José
Terceiro membro da banca: NOVATSKI, Andressa
Resumo: Neste trabalho foi estudada a luminescência na região do visível de vidros cálcio boroaluminato (CaBAl) dopados com Dy3+. As amostras foram preparadas seguindo a metodologia meltquenching com diferentes concentrações de Dy2O3, visando entender como o íon modificador altera as propriedades estruturais, térmicas, espectroscópicas e ópticas do material. Os resultados de DRX confirmaram a natureza amorfa dos vidros estudados. Os valores da densidade volumétrica (ρ) apresentaram um acréscimo à medida que se aumentou o conteúdo de Dy2O3. Os resultados de FTIR mostraram que a rede vítrea é formada por estruturas BO3 e BO4, e que houve um aumento no número de NBOs com o aumento da concentração de Dy2O3. Por meio da análise de DTA pode-se observar um aumento nos valores da Tg e da Tx, bem como o aumento da estabilidade térmica, em função da concentração de Dy2O3. Os valores para o índice de refração (n) apresentaram uma tendência de aumento com a concentração do dopante, porém dentro da margem de erro. O espectro de absorção apresenta picos característicos do íon disprósio trivalente, que são transições do estado fundamental 6H15/2 para os níveis de energia excitados. Os espectros de luminescência, obtidos ao excitar as amostras em 365, 388 e 405 nm, apresentaram duas bandas intensas, em 483 nm (azul) e 574 nm (amarelo), correspondentes as transições 4F9/2 → 6H15/2, 6H13/2, respectivamente. A intensidade de emissão das amostras estudadas aumenta com o conteúdo de Dy2O3 de 0,5%, em peso, até 3%. O quenching de concentração é observado para concentrações superiores a 3%, em peso, de Dy2O3. As razões Amarelo/Azul e as coordenadas de cromaticidade CIE foram calculadas para avaliar a emissão de luz branca em função da concentração de Dy2O3. O tempo de vida radiativo decresce com o aumento do conteúdo de Dy2O3 devido a interações entre os íons Dy3+- Dy3. As curvas de decaimento do tempo de vida não exponenciais ficaram bem ajustadas ao modelo IH, para S=6, indicando que a transferência de energia entre os íons Dy3+ é do tipo dipolo-dipolo. A simulação da combinação de um LED azul com a emissão das amostras também foi estudada no diagrama CIE, a fim de avaliar a possibilidade de alcançar uma rota para iluminação inteligente (Smart light). Todos os resultados sugerem que os vidros CaBAl:Dy3+ estudados apresentam potencial para aplicações em W-LEDs e dispositivos de iluminação inteligente.
Abstract: In this work visible luminescence of Dy3+-doped calcium boroaluminate (CaBAl) glasses has been studied. The samples were prepared by melt-quenching technique with different concentrations of Dy2O3, aiming understanding how the dopant changes the structural, thermal, spectroscopic and optical properties. The results of XRD confirmed the amorphous nature of the glasses studied. The values of the volumetric density (ρ) show an increase with Dy3+ content. The FTIR results showed that the vitreous network is formed by BO3 and BO4 structures, and that there was an increase in the number of NBOs with increasing Dy2O3 concentration. From DTA analysis was observed an increase in Tg and Tx values, as well as an increase in thermal stability with Dy2O3 content. The refractive index (n) values showed a tendency of increase with the increase of dopant concentration, but within the error. Absorption spectra present characteristic peaks of Dy3+, which are transitions from the 6H15/2 ground state to the excited energy levels. The luminescence spectra, under 365, 388 and 405 nm excitation, present two intense bands at 483 nm (blue) and 574 nm (yellow), corresponding to the transitions 4F9/2 → 6H15/2, 6H13/2, respectively. The intensity of Dy3+ emission spectra increases with Dy2O3 content from 0.5 wt% to 3 wt% and concentration quenching was observed for concentrations higher than 3 wt%. The yellow-blue (Y/B) emission intensity ratios and CIE chromaticity coordinates were calculated to evaluate white light emission as a function of the Dy2O3 content. The experimental lifetime decrease with increase of Dy2O3, due Dy3+-Dy3+ interaction. The nonexponential decay curves were well fitted to the IH model, for S = 6, indicating that the energy transfer between the Dy3+ ions is of the dipole-dipole type. The simulation of combination of a Blue LED (BL) emission with the samples emission was also studied in the CIE diagram, in order to evaluate the possibility of reaching a route for smart lighting. All results suggest that the investigated CaBAl:Dy3+ glasses are candidates for W-LEDs application and smart lighting.
Palavras-chave: CaBAl
Disprósio
Luminescência
Luz branca
CaBAl
Dysprosium
Luminescence
White light
Área(s) do CNPq: Física da Matéria Condensada
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: LODI, Thiago Augusto. Síntese e caracterização de vidros cálcio boroaluminato dopados com Dy2O3 para geração de luz branca. 2018. 114f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz .
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/2441
Data de defesa: 2-Feb-2018
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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