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Title in Portuguese: Análise das características elétricas e fluorescentes da matriz cerâmica ortoniobato de lantânio (LaNbO4) co-dopada com íons terras raras praseodímio e itérbio
Title: Analysis of the electrical and fluorescent characteristics of the ceramic matrix lanthanum orthoniobate (LaNbO4) co-doped with rare earths ions praseodymium and ytterbium
Author: Nascimento, João Paulo Costa do
Advisor(s): Sombra, Antonio Sergio Bezerra
Keywords: LaNbO4
Dopagem
Propriedades dielétricas
Fluorescência
Issue Date: 2019
Citation: Nascimento, João Paulo Costa do. Análise das características elétricas e fluorescentes da matriz cerâmica ortoniobato de lantânio (LaNbO4) co-dopada com íons terras raras praseodímio e itérbio. 2019. 108. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho, foram preparados novos materiais baseados na matriz cerâmica LaNbO4 (LNO) dopada com os íons terras raras Pr3+ e Yb3+. A síntese destes materiais foi realizada empregando o método reacional do estado sólido, onde os íons dopantes foram inseridos no lugar dos íons La3+. Os sistemas foram analisados usando difração de raios-X, fluorescência upconversion e medidas elétricas na região de radiofrequência (RF). Os resultados de difração de raios-X demonstraram que não houve a formação de fases secundárias nas amostras dopadas e que os parâmetros de rede seguiram a lei de Vegard. A espectroscopia de impedância mostrou que a entrada do Pr e Yb causou mudanças significativas nas propriedades dielétricas do LNO que são explicadas pela geração de defeitos que ocorrem na estrutura cristalina dos materiais para compensar a carga positiva resultante da entrada dos íons Pr3+/Pr4+ e Yb3+. Na fluorescência, os materiais dopados com Pr-Yb demonstraram emissões nas regiões do visível (RGB) e infravermelho que se referem às transições eletrônicas que ocorrem entre os orbitais 4f do íon Pr3+. Com respeito ao diagrama de cromaticidade CIE 1931, os sistemas deslocaram-se da região do verde para o azul com o aumento da concentração de Yb3+ devido ao grande aumento do triestímulo Z. Também foi avaliado o comportamento das coordenadas CIE com a mudança da potência e foi observado que LPY2% e LPY8% não apresentaram variações significativas no CIE o que caracterizaria estes materiais como fósforos não sintonizáveis com a potência e permitiria a utilização destes em dispositivos ópticos na área de segurança.
Abstract: In this work, new materials based on Pr3+ – Yb3+ co-doped LaNbO4 phosphors were prepared. The synthesis was performed by using the solid state reaction method where the dopant ions were inserted into the La3+ sites. The systems were analyzed through X-ray diffraction, fluorescence upconversion and electrical measurements in the radiofrequency (RF) region. According to the X-ray diffraction no secondary phase has been detected in the doped samples, and that the lattice parameters followed the Vegard's law. Impedance spectroscopy showed that the Pr/Yb doping caused significant changes in the dielectric properties of the LNO. This can be ascribed to the generation of defects in the crystalline structure of the materials which compensate the positive charge coming from the entry of Pr3+/ Pr4+ and Yb3+ ions. In fluorescence, the Pr-Yb doped materials exhibited emissions in the visible (RGB) and infrared regions referring to the electronic transitions between the 4f orbitals of the Pr3+ ion. The CIE color coordinates of the samples shift from the green region to the blue region with increasing the Yb3+ concentration due to the great increase of the tristimulus Z. It was also evaluated the behavior of the chromatic coordinates with the pumping power. Systems LPY2% and LPY8% did not show significant variations in the CIE characterizing these materials as non-tunable phosphors for use in optical devices in the security area.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/43373
metadata.dc.type: Tese
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