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Grado en Ingeniería Química

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: A emissão do érbio na região de comprimentos de onda usada em comunicações ópticas tem despertado grande interesse tecnológico, especialmente quando este é incorporado à matriz de sílica. Entretanto, a dificuldade maior está na sua inserção em concentrações elevadas e de forma homogênea, e mesmo na atualidade, o mecanismo de dopagem da sílica com érbio ainda não é totalmente conhecido. Nesta pesquisa, foi desenvolvido um esforço concentrado no trabalho de entender e controlar a nanoporosidade da sílica através de diversos parâmetros de fabricação usando a técnica de deposição axial fase vapor, e também por tratamento térmico posterior à deposição. Duas metodologias de dopagem do érbio foram utilizadas: (i) imersão da preforma de sílica nanoestruturada em solução de c1oretode érbio em etanol; e (ii) deposição simultânea da solução de érbio aspergido com nanopartículas de sílica sintetizados em chama de Hz/Oz. A utilização da primeira metodologia de dopagem, juntamente com os resultados de estudo de caracterização, tiveram como principal mérito o entendimento do mecanismo de incorporação do érbio em nível nanoestrutural. A segunda metodologia demonstrou a alta eficiência e economia do método com a incorporação de alguns milhares de ppm's atômico de érbio com a correspondente resposta fotoluminescente Abstract: A special property of erbium to emit light in the wavelength used for optical communications has aroused great technological interest, particularly for erbium doped fiber and devices. However, the key point of this technology is to get high concentration and homogeneouserbium doping into silica structure. Even now, the doping mechanism of erbium in silica glass is still not well known. A research work to study and to control the nanoporosity in silica glass has presently been developed by using various processing parameters of vapor phase axial deposition technique. Post-deposition heat treatment to control the distribution of nanoporosity has also been applied. Two methods to dope erbium have been developed: (i) immersion of nanostructured silica preform into a solution of erbium chloride and ethanol, and (ii) simultaneousdeposition of silica nanopartic1es and vaporized erbium chloride in Hz/Oz flame. The merit of the first doping methodology was to understand the doping mechanism in nanostructurallevel. And the result of the second technique demonstrated a new procedure to obtain highIy efficient and low cost erbium doped silica preform containing a concentration of few thousands atomic ppm with corresponding photoluminescence response Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Leandro Russovski Tessler Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Não informado Abstract: Not informed Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Luiz Carlos Barbosa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Este trabalho informa a preparação de guias de onda planar por troca iônica em vidros teluritos dopado com íons de Érbio cujas composições são, 14Na2O-25W O3 - 60TeO2 - 1Er2O3 (mol%) e 2GeO2 - 10N a2O - 12ZnO - 75TeO2 - 1Er2 O3(mol%), foram preparados guias multimodos e monomodos, as profundidades dos guias podem ser controladas pela variação da temperatura e o tempo da troca iônica. Os vidros foram preparados pela técnica convencional de fusão. Os vidros foram cortados e as duas superfícies maiores foram polidas para a caracterização e para a troca iônica. A troca iônica Ag + - Na + foi realizada submergindo as amostras de vidro num banho de sais que continha 2AgN O3 - 49NaNO3 - 49KNO3 (%peso). As temperaturas de difusão foram de 290°C até 360°C e os tempos de difusão de 1h a 24h, dependendo do vidro. Os vidros foram quimicamente estáveis durante o processo da troca iônica. Os índices efetivos dos modos foram medidos pela técnica de acoplamento por prisma em 632,8nm, 1305,4nm e 1536nm na polarização TE. O perfil do índice foi calculado usando o método de WKB inverso e o perfil assumiu-se como uma função gaussiana. Dos perfis medidos das amostras a varias temperaturas e tempos, foram calculados os parâmetros da difusão: coeficientes de difusão efetiva De e sua dependência da temperatura assim como a energia de ativação ED Abstract: This work reports the preparation of planar waveguides by ionic exchange in glasses tellurite doped with íons of erbium whose compositions are, 14Na2O-25W O3 - 60TeO2 - 1Er2O3 (mol%) and 2GeO2 - 10N a2O - 12ZnO - 75TeO2 - 1Er2 O3 (mol%), have been prepared multi-mode and single-mode waveguides, the depths of the waveguides can be controlled by the variation of ion-exchange temperatures and times. The glasses were prepared by a conventional melting and quenching technique. The glasses were cut and the two larger surfaces were polished for the ion-exchange and characterization. The Ag + - Na + ion-exchange was performed by submerging the glass samples in a molten salt bath containing 2AgN O3 - 49NaNO3 - 49KNO3 (%wt). The diffusion temperatures had been of 290°C to 360°C and diffusion times from 1h to 24h, depending on the glass. The glasses were chemically stable during the process of ion-exchange. The effective mode indices were measured by the prism coupler technique at 632,8nm, 1305,4nm and 1536nm at TE polarization. The index profile was calculated using the inverse WKB method and the profile by assuming as a gaussian function. From measured index profiles for the samples at various temperatures and times, were calculated the diffusion parameters, effective diffusion coefficients De and its temperature dependence as well as the activation energy ED Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Newton Cesário Frateschi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O objetivo principal desta tese foi buscar materiais que pudessem gerar ganho óptico por emissão estimulada usando como base o silício e, consequentemente, usar estes materiais em dispositivos fotônicos. A base de emissão ativa usada neste trabalho foi o Silício Amorfo dopado com íons de terra rara, Érbio, (a-Si) com emissão de luz característica na região da banda C usada em telecomunicações ópticas ( ~1550 nm ). O trabalho mostra o desenvolvimento e a evolução da emissão em 1550 nm em diversas condições de fabricação de a-Si, passando por sua oxigenação, criação de nanocristais de silício e com o desenvolvimento de estruturas ressonantes. Com estas amostras sugerimos e fabricamos estruturas compatíveis com tecnologia de Silício tais como microdisco suspensos de Silício e cristais fotônicos bidimensionais baseados em membranas suspensas. Os resultados obtidos ao longo desta tese mostram a viabilidade do uso de íons de Er3+ como dopantes em Si para estas aplicações específicas pois conseguimos aumentar a emissão em 1550 nm destes materiais em mais de 135 mil vezes e também propusemos, experimentalmente, estruturas fotônicas passíveis de se ter ganho, ou seja, que demonstram indícios de emissão estimulada, com estes materiais abrindo caminho, para o uso do Érbio em tecnologias de fotônica de silício Abstract: The main goal of this work was to find materials that could generate stimulated optical gain based on silicon, and, consequently, use these materials in photonic devices. The sample structure used for this work was amorphous silicon doped with earth rare ions, Erbium (a- Si) with characteristic light emission in the C-band region used in telecommunication (~1550nm). The work shows the development and evolution of the 1550nm emission in many a-Si fabrication conditions, from oxygenation, silicon nano-crystals formation, to the development of resonant structures. With these samples, we have fabricated with these material that were compatible with Silicon technology such as Silicon microdisks and active bidimensional photonic crystal resonator membrane. The results suggest the viability of the use of Er3+ ions as dopant in Si for these specific applications since we were able to increase the 1550nm emission of these materials in over 135 thousand times. We also proposed, experimentally, photonic structures that could generate gain, meaning that they have shown signs of stimulated emission opening a path for the use of Erbium in silicon photonic technologies Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Leandro Russovski Tessler Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. Resumo: No presente trabalho apresentamos um estudo da luminescência de érbio em nanocristais de silício (nc-Si) e nanofios de óxido de zinco (nw-ZnO). Os nanocristais de silício com érbio são obtidos através do tratamento térmico de filmes finos amorfos de sub-óxidos de silício (SiOx) preparados por rf-sputtering, variando a concentração de Oxigênio e érbio durante o crescimento. O érbio é adicionado aos filmes cobrindo parcialmente a superfície do alvo de silício com pequenos cacos de érbio metálico. Medidas de espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de alta resolução (HRTEM) fornecem o tamanho e densidade de nanocristais em cada amostra. Medidas de fotoluminescência (PL) dos nanocristais na temperatura ambiente mostram que o tamanho dos nanocristais varia com a concentração de oxigênio e temperatura de tratamento térmico. A dependência da PL dos nanocristais com a temperatura pode ser entendida considerando a competição entre processos radiativos e não-radiativos. Em amostras com érbio a taxa de recombinação não-radiativa é maior que nas amostras sem érbio. O estudo da PL dos nanocristais e dos íons Er3+ mostra que o Er3+ funciona como um centro de recombinação não-radiativa para a energia proveniente da recombinação de portadores nos nanocristais. Neste caso, parte da energia gerada nos nanocristais é transferida para os íons Er3+ ao invés de ser emitida na forma de fótons. Também é possível observar que a intensidade da PL do Er3+ depende da intensidade da PL dos nanocristais e é maior em amostras contendo nanocristais de ~3nm (que emitem em ~1,5eV), indicando que a transferência é ressonante (com a excitação 4I15/2 ---> 4I9/2 do Er3+ que corresponde a uma energia de 1,5eV). Os nanofios de ZnO com érbio são preparados por deposição vapor-liquid-solid (VLS) e por electrospinning. Em amostras preparadas por VLS, o érbio é depositado sobre os nanofios após sua preparação. No electrospinning um composto organometálico de érbio é adicionado ao polímero precursor. É observada luminescência de érbio quando as amostras são excitadas com um comprimento de onda ressonante com algum nível mais energético do Er3+. Nanocristais de E2O3 são observados por HRTEM na superfície dos nanofios preparados por VLS. Medidas de EXAFS revelam que a vizinhança do Er nessas amostras é idêntica à do óxido Er2O3, indicando que não ocorreu dopagem substitucional do ZnO Abstract: We present a study of erbium luminescence in silicon nanocrystals (nc-Si) and zinc oxide nanowires (nw-ZnO). Silicon nanocrystals are produced by annealing of amorphous sub-oxide thin films (SiOx) prepared by rf-sputtering varying the oxygen and erbium concentration during growth. Erbium is added by partially covering the silicon target surface with small pieces of metallic erbium. Raman spectroscopy and HRTEM measurements reveal the size and density of nanocrystals in each sample. Photoluminescence (PL) measurements at room temperature show that the nanocrystal size changes with oxygen concentration and annealing temperature. The PL dependence on the temperature can be understood considering a competition between radiative and non-radiative processes. In samples with erbium the non-radiative recombination rate is higher than in samples without erbium. The study of the nanocrystal and Er3+ PL show that Er3+ behaves as non-radiative recombination centers for excited carriers in the nanocrystals. Part of the energy from the nanocrystals is transferred to Er3+ instead of being emitted as light. The Er3+ PL intensity depends on the nanocrystal PL intensity and is higher in samples containing nanocrystals ~3nm (which emit at ~1.5eV), indicating that the energy transfer is resonant (with the 4I15/2 -----> 4I9/2 Er3+excitation at ~1.5eV). ZnO nanowires were prepared by vapor-liquid-solid (VLS) deposition and by electrospinning. In the VLS method erbium is deposited on the nanowires after growth. In the electrospinning method a metallorganic compound is added to the polymer precursor. Erbium PL is observed when the samples are excited by one of the Er3+ higher transitions. Er2O3 nano-crystals are observed by HRTEM on the surface of the nanowires prepared by VLS. EXAFS measurements in these samples show that the Erneighborhood is identical to that of E2O<>3 indicating that there was no substitutional Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientador: Aldario Chrestani Bordonalli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Com o atual e constante crescimento das taxas de transmissões em comunicações ópticas, a busca por novos materiais com aplicações em amplificadores ópticos tem servido de fonte de constantes pesquisas. Motivado por essa necessidade, este trabalho apresenta os resultados alcançados para uma análise experimental das características de amplificação de fibras ópticas feitas com vidro telurito dopado com érbio e sem a utilização do túlio (Tm) como co-dopante, produzidas no IFGW/ UNICAMP. Os procedimentos adotados para as medições de dois tipos de fibra (perfil de índice degrau e microestruturada) são descritos para diferentes configurações de aplicação de bombeio. Quando comparadas às fibras de sílica dopadas com érbio, estas fibras apresentaram banda disponível para amplificação, aproximadamente, duas vezes mais ampla (~90 nm). Medindo-se as variações no nível de potência óptica de um sinal antes e depois da aplicação de bombeio, pode-se alcançar um aumento de potência de saída de até 15 dB, sugerindo propriedades de amplificação óptica, no entanto não se obteve ganho real no sistema. Este valor máximo foi obtido para amostras de 10 cm e 5 cm de fibra de perfil de índice degrau e microestruturada, respectivamente. A fragilidade da fibra dificultou o seu manuseio e impossibilitou sua conectorização, de maneira que os resultados alcançados podem, potencialmente, ser melhorados se as grandes perdas no processo de acoplamento da luz entre os diferentes materiais vítreos forem minimizadas Abstract: The continuous growth of the optical communication transmission rate has stimulated the search for new materials that can be applied to the manufacturing of optical amplifiers. Motivated by this, the results for an experimental analysis of the amplification characteristics of erbium doped tellurite fibers (EDTFs) without thulium co-doping are presented. The measurement procedures for two distinct fiber structures (step index and microstructured) fabricated at the IFGW/UNICAMP labs were described for different pump coupling configurations. In comparison with erbium-doped silica fibers, the EDTF shows an available optical amplification bandwidth twice as broader (~90 nm). By measuring the optical power variations of a signal before and after pumping application, an optical output power increase as high as 15dB was possible, suggesting optical amplification properties. This maximum value was achieved for 10-cm long step index fiber and 5-cm long microstructured fiber samples. The fiber sample mechanical fragility has made difficult its manipulation and prevented its connectorization in such a way that improvement in the measured results could be attained if the high losses during light coupling among different glass materials were minimized Mestrado Telecomunicações e Telemática Mestre em Engenharia Elétrica

Agradecimentos: The authors gratefully acknowledge the financial support provided by the FAPESP: 2013/22127–2, INCT/INOMAT-National Institute of Science Technology in Complex Functional Materials (CNPq: 465452/2014-0 and FAPESP: 50906-9/20214), FAPESP: 2012/11382-9 and CNPq 306107/2019-8. Contributions from the Brazilian Nanotechnology National Laboratory LNNano/CNPEM, Brazil and the Multiuser Laboratory of Advanced Optical Spectroscopy (LMEOA/IQ-UNICAMP) analysis are also gratefully acknowledged. All authors would like to thank Dr Douglas Soares for the TEM measurements and Jefferson Bettini and Vishnu Mogili for the EDS mapping. FSF thanks the Coordenação de Pessoal de Nível Superior (CAPES) – Brazil for the PhD scholarship Abstract: The engineering of core@multi-shell nanoparticles containing heterogeneous crystalline phases in different layers constitutes an important strategy for obtaining optical probes. The possibility of obtaining an opto-magnetic core@multi-shell nanoparticle capable of emitting in the visible and near-infrared ranges by upconversion and downshifting processes is highly desirable, especially when its optical responses are dependent on temperature and magnetic field variations. This work proposes the synthesis of hierarchically structured core@multi-shell nanoparticles of heterogeneous crystalline phases: a cubic core containing Dy-III ions responsible for magnetic properties and optically active hexagonal shells, where Er-III, Yb-III, and Nd-III ions were distributed. This system shows at least three excitation energies located at different biological windows, and its emission intensities are sensitive to temperature and external magnetic field variations. The selected crystalline phases of the core@multi-shell nanoparticles obtained in this work is fundamental to the development of multifunctional materials with potential applications as temperature and magnetic field optical probes FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Os espaços negros ou black space, são originados devido à uma série de problemas envolvendo o periodonto e podem comprometer o resultado de tratamentos odontológicos, sejam eles estéticos ou não. São caracterizados pela falta de papila interdental, formando um triângulo que deixa o fundo escuro da boca aparente. Quando se originam devido a doença periodontal, com perda de estrutura, são mais difíceis de reparar. O objetivo deste estudo foi avaliar técnicas minimamente invasivas para o fechamento de black space ou espaço negro (EN). Foram selecionados 8 pacientes que apresentavam espaços negros com comprometimento estético e/ou funcional. Os pacientes passaram por uma de adequação do meio do meio bucal e dos dentes vizinhos ao EN. Em seguida foram realizadas as fotos, num processo de documentação inicial com fotos padronizadas. Os pacientes foram distribuídos de forma randomizada e divididos em grupos. G1: Aplicação de ácido hialurônico em 3 pontos e também a hemolaser terapia G2: Irradiação da papila dental pela vestibular e pela lingual com laser de Erb:YAG associado a hemolaser terapia. Foram realizadas fotos de controle após 7, 15 dias. Com as imagens em mãos, foram calculadas a porcentagen de regeneração de papilas. Após a realização do test t de student com p=0,05 com 95% de confiança, pode se observar que não houve diferença estatisticamente significativa. Conclui-se que as técnicas promovem um desconforto mínimo e de alguma maneira promovem a formação da papila dental, diminuindo o EN Black space originates due to a series of problems involving the periodontium and can compromise the result of dental treatments, whether aesthetic or not. They are characterized by the lack of interdental papillae, forming a triangle that leaves the dark bottom of the mouth apparent. When they originate due to periodontal disease, with loss of structure, they are more difficult to repair. The aim of this study was to evaluate minimally invasive techniques for closing black space. Eight patients with black spaces with aesthetic and / or functional impairment were selected. Patients underwent an adaptation of the environment of the oral environment and of the neighboring teeth to the BS. Then the photos were taken, in an initial documentation process with standardized photos. Patients were randomly assigned and divided into groups. G1: Application of hyaluronic acid in 3 points and also the hemo laser therapy G2: Irradiation of the dental papilla through the buccal and lingual with Erb: YAG laser associated with hemo laser therapy. Control photos were taken after 7, 15 days. With the images in hand, the percentage of papillae regeneration was calculated. After performing the test Student's with p = 0.05 with 95% confidence, it can be seen that there was no statistically significant difference. It is concluded that the techniques promote minimal discomfort and somehow promote the formation of the dental papilla, decreasing the BS.

Neste trabalho, estudamos o efeito da atmosfera de síntese e/ou a adição de LiF ou de CaF2 nos parâmetros espectroscópicos dos íons de Er3+ inseridos nas Matrizes Vítreas PAN e PANK com composições nominais 60P205 . 10Al2O3 . 30Na2O (mol%) e 40P2O5 . 20Al2O3 . 35Na2O . 5K2O (mol%), respectivamente, dopadas com xEr2O3 (x = 0,0 e 1,0 wt%) e/ou yLiF (y = 0,0 e 5,0 wt%) e/ou zCaF2 (z = 0,0 e 5,0 wt%), sintetizadas pelo método de fusão. Esse estudo foi realizado com base, principalmente, em espectros de Absorção Óptica (AO) em conjunto com a Teoria de Judd-Ofelt (JO), Análise Térmica Diferencial (DTA), Espectroscopia Raman (ER), Fotoluminescência (PL) e Fotoluminescência de Resolução Temporal (PLRT), bem como a determinação do Índice de Refração (n), da densidade (ρA em g/cm³) e das concentrações de íons Er3+ (N). A síntese das amostras em atmosfera controlada (AC), bem como a adição de LiF e CaF2, separadamente, reduziram significativamente a densidade de hidroxila (OH) e consequentemente foi observado um aumento no tempo de vida do estado 4I13/2 e na eficiência quântica da transição 4 I13/2 → 4I15/2 dos íons de Er3+. Isto em comparação com as amostras sintetizadas em atmosfera normal (AN) ou sem a adição de LiF ou CaF2 nas amostras. Diante destes resultados, concluímos que a densidade de hidroxila (OH) é determinante quanto aos parâmetros espectroscópicos de Er3+ inseridos nas matrizes vítreas PAN e PANK, e que pode ser reduzida tanto sintetizadas em atmosfera controlada (AC) como ao adicionar LiF ou CaF2. In this work, we study the effect of the synthesis atmosphere and / or the addition of LiF or CaF2 on the spectroscopic parameters of Er3+ ions inserted in PAN and PANK Glass Matrices with nominal compositions 60P205 . 10Al2O3 . 30Na2O (mol%) e 40P2O5 . 20Al2O3 . 35Na2O . 5K2O (mol%), respectively, doped with xEr2O3 (x = 0,0 e 1,0 wt%) and/or yLiF (y = 0,0 e 5,0 wt%) and/or zCaF2 (z = 0,0 e 5,0 wt%), synthesized by the fusion method. This study was based mainly on Optical Absorption (AO) spectra in conjunction with Judd-Ofelt Theory (JO), Differential Thermal Analysis (DTA), Raman Spectroscopy (ER), Photoluminescence (PL) and Photoluminescence of Time Resolution (PLRT), as well as the determination of the Refractive Index (n), the density (ρA in g / cm³) and the concentrations of Er3+ ions (N). Synthesis of controlled atmosphere (AC) samples as well as the addition of these fluorides significantly reduced hydroxyl (OH) density and consequently an increase in the 4I13/2 state lifetime and the quantum efficiency of the transition was observed 4I13/2 → 4I15/2 of the Er3+ ions. This compared to samples synthesized under normal atmosphere (AN) or without the addition of LiF or CaF2 in the samples. Based on these results, we conclude that the hydroxyl density (OH) is determinant regarding the Er3+ spectroscopic parameters inserted in the PAN and PANK glass matrices, which can be reduced both in controlled atmosphere (AC) and by adding LiF or CaF2. Tese (Doutorado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) We report a systematic study on the structural, morphological and optical properties of Er-doped ZnO thin films grown by Spray Pyrolysis. The films were deposited on glass substrates between 230ºC - 300ºC, using as precursors zinc acetate and erbium chloride in aqueous solution. The effects of growth parameters on erbium optical properties considered the influence of film thickness, the molarity used in the precursor solution and the co-doping with Eu and Mn at different concentrations. The characterization techniques employed to investigate the quality of the films were X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), in which Er, Mn and Eu doped films were analyzed. XRD results indicated that all films are polycrystalline, with wurtzite structure and preferential growth direction on c-axis (002), with no secondary phases. SEM images generally showed that the surfaces have some more porous and cracked regions in the samples synthesized with higher molarity precursor solution, which also had lower crystalline quality. Optical absorbance and photoluminescence spectroscopy (PL) techniques provided data on the influence of different growth parameters on the optical properties of the material. With the first one, Er+3 absorptions related to ground state transitions I(15/2) and levels F(7/2), H(11/2), S(3/2), F(9/2), I(11/2) and I(13/2) were identified. PL showed infrared emissions corresponding to transitions between excited states and the transition from the ground state to the first excited state, at ≈1.53µm. It was possible to identify corresponding emissions between stark levels, generated by the level break due to the effect of the lattice crystalline field. These emissions were less significant for the sample grown with lower molarity precursor solution, indicating that the larger organization of its structure leads to a lower field effect around the Er3+ ions. Co-doping decreased erbium emission intensity, with larger studies of this influence remaining as future perspectives. Apresentamos um estudo sistemático sobre as propriedades estruturais, morfológicas e ópticas de filmes ZnO dopados com Er obtidos por Spray-Pirólise. Os filmes foram depositados sobre substratos de vidro entre 230ºC - 300ºC, utilizando como precursores acetato de zinco e cloreto de érbio em solução aquosa. Os efeitos dos parâmetros de crescimento nas propriedades ópticas do érbio foram investigados, dentre os quais destacamos a espessura dos filmes, a molaridade utilizada na solução precursora e a co-dopagem com Eu e Mn em diferentes concentrações. As técnicas de caracterização empregadas para verificação da qualidade dos filmes foram Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), nas quais filmes dopados com Er, Mn e Eu foram analisados. Os resultados de DRX indicaram que todos os filmes são policristalinos, com estrutura do tipo wurtzita e direção de crescimento preferencial no eixo-c (002), com ausência de fases secundárias. As imagens do MEV, em geral, mostraram que as superfícies possuem algumas regiões porosas e com trincas para as amostras sintetizadas com solução precursora de molaridade maior, que também apresentaram menor qualidade cristalina. As técnicas de absorbância óptica e espectroscopia de fotoluminescência (PL) forneceram os dados da influência dos diferentes parâmetros de crescimento nas propriedades ópticas do material. Com a primeira, foram identificadas absorções do Er+3 relativas a transições entre o estado fundamental I(15/2) e os níveis F(7/2), H(11/2), S(3/2), F(9/2), I(11/2) e I(13/2). A PL mostrou emissões no infravermelho correspondentes a transições entre estados excitados e a transição entre o estado fundamental e o primeiro estado excitado, em ≈1,53µm. Foi possível identificar emissões correspondentes entre níveis stark, gerados pela quebra de níveis devido ao efeito do campo cristalino da rede. Essas emissões foram menos significativas para a amostra crescida com solução precursora de molaridade menor, indicando que a maior organização da sua estrutura leva a um menor efeito de campo em torno dos íons Er+3. A co-dopagem diminuiu a intensidade de emissão do érbio, com maiores estudos dessa influência permanecendo como perspectivas futuras. FAPESP 2016/10973-4 CAPES: código de financiamento - 001

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Nanoestruturas de CeO2 puro e dopado com 1,0; 2,0 e 4,0% em mol de íons terras raras (TR), Er3+, Eu3+ e Pr3+, foram preparadas por meio do método hidrotérmico de microondas. O tamanho de cristalito dos materiais variou entre 5 e 13 nm, sendo os menores valores observados para as amostras de CeO2 dopadas com 1,0% em mol dos íons TR3+, indicando que esta concentração inibiu de forma mais efetiva o crescimento dos cristalitos. A inserção dos íons TR3+ na rede cristalina do CeO2 gerou a formação de vacâncias extrínsecas de oxigênio (Vö), de acordo com os espectros Raman. A coexistência dos íons Ce3+ e Ce4+ na amostra de CeO2 puro foi confirmada por XPS e medidas de UV-Vis indicaram a coexistência de íons Pr3+ e Pr4+ nas amostras de CeO2 dopado com íons Pr3+. Nanopartículas de formato hexagonal e com tamanho entre 5 e 12 nm para o óxido puro e dopado com íons Eu3+ foram observadas por imagens de MET. Os valores de área superficial específica dos materiais variaram entre 55 e 163 m2 g-1. Todas as amostras apresentaram emissão fotoluminescente na região do visível indicando um grau de ordem-desordem a curto e médio alcances. As amostras de CeO2 puro e dopado com íons Pr3+ apresentaram emissão fotoluminescente de banda larga. Os espectros de emissão das amostras dopadas com Er3+ indicaram uma supressão da fotoluminescência com o aumento da concentração do íon dopante. O perfil de emissão das amostras dopadas com európio indicou que os íons Eu3+ foram inseridos na rede cristalina do CeO2 ocupando um único tipo de sítio de simetria. Filmes de CeO2 puro e dopado com TR3+ foram depositados em substratos de grafite e avaliados como componentes de baterias à base de íons manganês. Os testes galvanostáticos de carga e descarga indicaram que as propriedades eletroquímicas do CeO2 são dependentes da concentração e da natureza do dopante, do tamanho de cristalito e da área superficial específica. A amostra de CeO2 dopado com 1,0% em mol de Eu3+ apresentou o melhor desempenho eletroquímico, com capacidade específica de 372,49 mAh g-1 em uma densidade de corrente de 3,6 mA cm-2, e é promissora para ser utilizada em baterias a base de íons manganês. Nanostructures of pure CeO2 and doped with 1.0; 2.0 and 4.0 mol% of rare earths (RE), Er3+, Eu3+ and Pr3+, were prepared using the microwave assisted hydrothermal method. The crystallite size of the materials varied between 5 and 13 nm, being the lower values observed for the CeO2 samples doped with 1.0 mol% of the RE3+ ions, indicating that this concentration inhibited more effectively the crystallites growth. The insertion of RE3+ ions into the CeO2 crystalline lattice generated the formation of extrinsic oxygen vacancies (Vö), according to the Raman spectra. The coexistence of the Ce3+ and Ce4+ ions in the pure CeO2 sample was confirmed by XPS and UV-Vis measurements indicated the coexistence of Pr3+ and Pr4+ ions in the CeO2 doped with Pr3+ ions samples. Hexagonal nanoparticles with sizes between 5 and 12 nm for pure oxide and doped with Eu3+ ions were observed by TEM images. The specific surface area values of the materials varied between 55 and 163 m2 g-1. All samples presented photoluminescent emission in the visible region indicating an order-disorder degree at short and medium reaches. The samples of pure CeO2 and doped with Pr3+ ions showed a broad band photoluminescent emission. The emission spectra of Er3+ doped samples indicated a quenching of photoluminescence with increasing dopant ion concentration. The emission profile of the samples doped with europium indicated that Eu3+ ions were inserted into the CeO2 crystalline lattice occupying a single type of symmetry site. Pure and doped CeO2 films were deposited on the graphite substrate and evaluated as component of battery based on manganese ions. Galvanostatic charge/discharge tests indicated that the electrochemical properties of CeO2 are dependent of the dopant concentration, crystallite size and specific surface area. The sample of CeO2 doped with 1.0 mol% Eu3+ presented the best electrochemical performance, with specific capacity of 372.49 mAh g-1 in a current density of 3.6 mA cm-2 and is promising to be used in batteries based on manganese ions. Tese (Doutorado)

In this work the complexes Ln(β-dik)3L (where Ln= Nd+3 e Er+3, β-dik= 4,4,4-trifluoro-1-phenyl-1,3-butanedione (Btfa) and L= 1,10-Phenanthroline (Phen) or 2,2’-Bipyridyl (Bipy)), were synthesized from the direct reaction of LnCl3 with β-diketone and the ligands. The purpose was to create new lanthanide complexes with perspectives of use in markers. After the syntheses, the complexes were characterized by Solubility Test, Scanning Electron Microscopy (SEM) and the thermal properties of compounds were studied using Thermogravimetry Analisys (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Determination of Melting/Decomposition Intervals. Based on the verified properties, the solubility test found that the complexes are not soluble in chloroform and water. The microscope images showed an excellent crystallization of the complexes. The complexes are stable up to 120°C, after this temperature they show a peak in the DSC referring to the fusion and the beginning of decomposition. The values of activation energy suggests the following decreasing order of stability: Er(Btfa)3Phen>Nd(Btfa)3Phen>Er(Btfa)3Bipy>Nd(Btfa)3Bipy. En este trabajo los complejos Ln(β-dic)3L (donde Ln = Nd+3 y Er+3, β-dic = 4,4,4-trifluoro-1-fenil-1,3-butanodiona (Btfa) y L = la 1,10-fenantrolina (Phen) o la 2,2'-Bipiridina (Bipi)), se sintetizaron a partir de la reacción directa de LnCl3 con β-dicetone y ligandos. El objetivo fue crear nuevos complejos de lantánidos con perspectivas de uso como marcadores. Después de la síntesis, los complejos se caracterizaron mediante Prueba de Solubilidad, Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y las propiedades térmicas de los compuestos se estudiaron mediante Análisis de Termogravimetría (TGA), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Determinación de Intervalos de Fusión/Descomposición. Con base en las propiedades verificadas, la prueba de solubilidad encontró que los complejos no son solubles en cloroformo y agua. Imágenes microscópicas mostraron una excelente cristalización de los complejos. Los complejos son estables hasta 120°C, después de esta temperatura los complejos muestran una pico en DSC con respecto a la fusión y el inicio descomposición. Los valores de energía de activación sugieren el siguiente orden decreciente de estabilidad: Er(Btfa)3Phen>Nd(Btfa)3Phen>Er(Btfa)3Bipi>Nd(Btfa)3Bipi. Neste trabalho os complexos Ln(β-dic)3L (onde Ln = Nd+3 e Er+3, β-dic = 4,4,4-trifluoro-1-fenil-1,3-butanodiona (Btfa) e L = 1,10-Fenantrolina (Phen) ou 2,2'-Bipiridina (Bipi)), foram sintetizados a partir da reação direta de LnCl3 com a β-dicetona e os ligantes. O objetivo foi criar novos complexos de lantanídeos com perspectivas de uso como marcadores Após as sínteses, os complexos foram caracterizados por Teste de Solubilidade, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e as propriedades térmicas dos compostos foram estudadas por Análise de Termogravimetria (TGA), Calorimetria Varredura Diferencial (DSC) e Determinação de Intervalos de Fusão/Decomposição. Com base nas propriedades verificadas, o teste de solubilidade constatou que os complexos não são solúveis em clorofórmio e água. As imagens microscópicas mostraram uma excelente cristalização dos complexos. Os complexos são estáveis ​​até 120°C, após esta temperatura os complexos apresentam um pico no DSC referente à fusão e ao início da decomposição. Os valores de energia de ativação sugere a seguinte ordem decrescente de estabilidade: Er(Btfa)3Phen>Nd(Btfa)3Phen>Er(Btfa)3Bipi>Nd(Btfa)3Bipi.

Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2022-10-15T02:41:56Z No. of bitstreams: 1 AntonioLuizMartinsJunior.pdf: 4992915 bytes, checksum: 151413539e6342643652b49a53d585af (MD5) Made available in DSpace on 2022-10-15T02:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AntonioLuizMartinsJunior.pdf: 4992915 bytes, checksum: 151413539e6342643652b49a53d585af (MD5) Previous issue date: 2019-02-26 CAPES FAPEMA CNPq In this work we performed the synthesis and structural, optical and spectroscopy characterization of barium borate glasses with composition (100 – z)[B2O3 + (40 – x – y)BaO + xBaF2 + yBaCl2] + zEr2O3, where x and y = 0.0, 2.5 and 5.0 mol%, besides z = 0.0, 0.5 and 1.0 mol% of Er2O3. Density measurements were performed through Archimedes’ principle and refractive index using Brewster angle technique. We verified an increasing in the density and refractive index values with increasing rare earth (RE) concentration. The values of density and refractive index also increase with BaF2 increment and present inverse trend when BaCl2 increases. We used Raman and Infrared technics to identify different vibrational groups present in the studied samples. The analysis indicated the conversion of BO4 into BO3 units, which implies on arising of non-bridging oxygens (NBOs) in the glass structure. Optical absorption measurements were performed and using obtained data, we calculated Judd-Ofelt (JO) parameters (Ωt, com t = 2, 4 e 6). We observed a greater variation of Ω2 values than Ω4 and Ω6 values, when Er2O3 content increases, this is associated to the great asymmetry surrounding Er3+ ions. In relation to the BaF2 increment, there is an increasing followed by a reduction of Ω4 and Ω6 values. An opposite behavior is observed for BaCl2 increment. The optical absorption measurements were also used to calculate the optical band gap for direct and indirect transitions, besides Urbach energy whose results also suggest conversion of BO4 into BO3 units and appearance of NOBs. Exciting the samples at 379 nm we verified the emission in the infrared region, at 1550 nm, for 413⁄2 → 415⁄2 transition. We observed higher emission for samples containing 0.5 mol% of Er2O3 than for samples containing 1.0 mol% of Er2O3 concentration. This was associated to the energy process transfers between Er3+ ions and multiphonon relaxation. The decay lifetime of 413⁄2 level was monitored for the studied samples. For majority of samples the lifetime decay increases when halides and Er2O3 were added, in comparison to the samples with non-halide samples. This is related to decreasing of high phonon energy provoked for the halide’s insertion. Radiative parameters were calculated using Judd Ofelt parameters, characterizing in turn the applicability of studied glassy samples. We concluded that the BBOEr0.5 glass sample is the most suitable for optical amplifiers. Neste trabalho foi realizada a síntese e caracterização estrutural, ótica e espectroscópica dos vidros boratos de bário com composição (100 – z)[B2O3 + (40 – x – y)BaO + xBaF2 + yBaCl2] + zEr2O3, onde x e y = 0.0, 2.5 e 5.0 mol%, além de z = 0.0, 0.5 e 1.0 mol% de Er2O3. Foram realizadas medidas de densidade por meio do princípio de Arquimedes e índice de refração usando a técnica de ângulo de Brewster. Foi constatado aumento nos respectivos valores da densidade e índice de refração com o aumento da concentração do elemento terra rara (RE). Os valores também aumentam com o incremento de BaF2 e apresentam tendência contrária com o aumento de BaCl2. Foram utilizadas técnicas de espectroscopia Raman e de Infravermelho para identificação dos diferentes grupos vibracionais presentes nas amostras. As análises indicaram a conversão de unidades BO4 em BO3 o que resulta no surgimento de oxigênios não ligados (NBOs) na rede vítrea. Foram realizadas medidas de absorção ótica e através dos dados obtidos foram calculados os parâmetros de Judd-Ofelt (Ωt, com t = 2, 4 e 6). Constatamos uma maior variação nos valores de Ω2 do que nos valores de Ω4 e Ω6, com o aumento de Er2O3, o que indica elevada assimetria ao redor do íon de Er3+. Com relação ao aumento de BaF2, há um aumento seguido de uma redução para os parâmetros Ω2 e Ω6. Um comportamento inverso, porém, mais acentuado é observado com o aumento de BaCl2. As medidas de absorção ótica também foram utilizadas para o cálculo das energias de gap ótico para transições diretas e indiretas, além de, energia de Urbach, cujos resultados, também sugerem a conversão de unidades BO4 em BO3 e surgimento de NBOs. Excitando a amostra e λ = 379 nm, verificamos a emissão na região do infravermelho em torno de 1550 nm, para a transição 413⁄2 → 415⁄2. Foi constatado que amostras com concentração de 0.5 mol% de Er2O3 apresentam emissão mais intensa que as 1.0 mol%. Associamos isso a processos de transferência de energia entre íons de Er3+ e perdas por relaxação multifônon. O tempo de vida de emissão para o nível 413⁄2 das amostras estudadas foi monitorado. Para a maioria das amostras o tempo de vida aumentou com a inserção de haletos e Er2O3, quando comparamos com as amostras que não contém haletos. Esse aumento está relacionado à diminuição da magnitude da energia de fônon provocado pela inserção de haletos. Parâmetros radiativos foram calculados a partir dos parâmetros de Judd-Ofelt, caracterizando por sua vez a aplicabilidade dos vidros estudados. Foi constatado que a amostra BBOEr0.5 é a mais adequada para aplicação em amplificadores óticos.

Agradecimentos: This work was supported in part by the Sao Paulo Research Foundation (FAPESP) under Grant 08/57857-2 and Grant 2014/04748-2, and in part by the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) under Grant 574017/2008-9. The authors would also like to thank the colleagues from the Gleb Wataghin Physics Institute for the valuable discussions Abstract: Silicon photonics routers and band-pass filters employing ring resonators are usually constrained by a trade-off between quality factors and insertion loss, which is even more pronounced in compact designs. Device real estate is another factor to be considered for compactness and cost reduction. We propose an approach to simultaneously reduce insertion losses and increase the quality factor in such devices, while minimizing footprint. This approach consists in replacing the standard SiO2 top cladding of Si devices by erbium-doped Al2O3 films with a single post-processing step. Experimental results confirm the effectiveness of the method, where 1 dB output power increase is observed for a single ring device, in addition to an increase of 5% in the Q factor. In some cases of structures comprised of multiple coupled resonators, i.e., photonic molecules, the observed value of power increase is as high as 2.6 dB, with a Q factor increase of 25% and loss reduction of 3 dB CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Este trabalho teve como objetivo o estudo e otimização dos principais parâmetros influenciadores do processo de síntese da granada de itérbio e alumínio (YbAG) codopada com érbio e molibdénio usando o método de autocombustão em solução (SCS). O estudo de otimização consistiu na variação controlada de parâmetros como a homogeneidade da solução, formas de aquecimento e os processos de tratamento térmico de forma a identificar o processo que produziu as amostras com a melhor emissão upconversion. Posteriormente com o objetivo de entender a diferença estrutural entre as amostras com boa e má emissão foi usada a técnica de difração de raios-X. Numa segunda fase foi feita uma caracterização termo-ótica da melhor amostra com o objetivo de estudar o seu comportamento como sensor de temperatura, com base no método da razão das intensidades de emissão de dois níveis energéticos termicamente acoplados. Como resultado deste estudo desenvolveu-se uma metodologia de sintese por SCS que permitiu aumentar a intensidade da emissão estudada de forma reprodutível. O material sintetizado permitiu ainda aumentar a sensibilidade da medida da temperatura, pelo método referido, ainda que numa gama de temperaturas mais estreita, relativamente ao reportado num trabalho anterior sobre o mesmo material/processo de síntese. Verificou-se ainda que, devido ao proceso de síntese desenvolvido, o material não apresentava uma fase pura de YbAG:Er:Mo. This thesis had to propose the study and optimization of the main parameters that influence the synthesis process of ytterbium and aluminum grenade (YbAG) codoped with erbium and molybdenum using a method of auto combustion in solution (SCS).The optimization study consisted in a controlled variation of parameters as the homogeneity of the solution, ways of heating and processes of thermal treatment in a way to identity the process that that generated samples with the best upconversion. Posteriorly, with the intuit of understanding the structural difference between the samples with good and bad emission, it was used the technique of X-ray diffraction. In the second phase it was made a thermo-optic characterization of the best sample with the porpoise of studying its behavior as a sensor at temperature, based on the ratio of the emission intensities of two thermally coupled energy levels. As a result of those study, the synthesis mythology by scs was developed, which allowed to increase the intensity of the studied emission in a reproducible way. The synthesized material also allowed to increase the sensitivity of the temperature measurement by the above method, albeit at a narrower temperature range, than that reported in prior work on the same material/synthesis process. It was further found that, due to the developed synthesis process, the material did not have a pure YbAG: Er: Mo phase. Mestrado em Engenharia Física

O presente trabalho consiste na caracterização de fibras óticas especiais dopadas com vários elementos, entre os quais érbio e bismuto, com vista ao desenvolvimento de amplificadores óticos de banda larga. São igualmente caracterizadas fibras óticas comerciais de características semelhantes que funcionam como termo de comparação. Pela caracterização da emissão e atenuação das duas fibras em estudo (HPEr-2, dopada com érbio e Bi-7, dopada com bismuto), verificou-se que a fibra HPEr-2 apresenta características adequadas para o desenvolvimento de dispositivos óticos nela baseados. Já a fibra Bi-7 não apresenta tais características e, como tal, foi descartada. Foram desenvolvidos amplificadores óticos baseados na fibra dopada com érbio caracterizada. O desempenho foi caracterizado, nomeadamente o perfil de ganho, a figura de ruído e comparado com o desempenho do amplificador baseado na fibra comercial I-25. Verifica-se que a fibra HPEr-2 apresenta um valor de ganho próximo do obtido com a fibra comercial, mas utilizando comprimentos mais curtos, enquanto em relação à figura de ruído, a fibra HPEr-2 apresenta valores de ruído superiores aos obtidos para a fibra I-25. Verifica-se a viabilidade de desenvolvimento de um amplificador ótico de banda larga baseado na fibra HPEr-2, tendo este um perfil de ganho plano e capacidade de funcionamento com comprimentos de fibra curtos. Apesar destas vantagens, são sugeridas formas de aprofundar este estudo e esclarecer o desempenho de um amplificador deste tipo para outras condições de funcionamento The present work consists in the characterization of specialty optical fibers doped with several elements, among them erbium and bismuth, with the purpose of developing broadband optical amplifiers. Commercial optical fibers of similar characteristics that serve as a comparison term are also characterized. By characterizing the emission and attenuation of the two fibers in study (HPEr-2, doped with erbium and Bi-7, doped with bismuth), it was verified that HPEr-2 fiber presents adequate characteristics for the development of optical devices. However, the Bi-7 fiber does not present such characteristics and, as such, it was discarded. Optical amplifiers based on the erbium doped fiber have been developed. The performance was characterized, namely the gain profile, the noise figure, and they were compared with the performance of the amplifier based on commercial fiber I-25. It is verified that the HPEr-2 fiber presents a gain value close to the one obtained with the commercial fiber, but using shorter lengths. In relation to the noise figure, HPEr-2 fiber presents higher noise levels than those obtained for fiber I-25. It is verified the feasibility of a HPEr-2 fiber-based broadband optical amplifier, having a flat gain profile and working with short fiber lengths. Despite these advantages, was to deepen this study and clarify the performance of such amplifier are suggested for other operating conditions Mestrado em Engenharia Física

Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2019-02-21T12:10:56Z No. of bitstreams: 1 RachelSilva.pdf: 1640298 bytes, checksum: 5d31d2403b90886122231e2bf0130f78 (MD5) Made available in DSpace on 2019-02-21T12:10:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RachelSilva.pdf: 1640298 bytes, checksum: 5d31d2403b90886122231e2bf0130f78 (MD5) Previous issue date: 2018-07-11 CAPES CNPq FAPEMA FINEP In this study, Er3+/Yb3+ codoped Calcium-Borotellurite glasses were synthesized and characterized. Structural (X-ray diffraction, volumetric density, molar volume, Raman spectroscopy, Fourier transform infrared-FTIR spectroscopy), thermal (differential thermal analysis -DTA and specific heat), optical and spectroscopic (refraction index, Optical absorption, luminescence and a radiative lifetime at room temperature, luminescence and a radiative lifetime as a function of temperature) properties were investigated as a function of Yb3+ content. The samples were prepared by melt-quenching technique, following the composition: 70 TeO2 - 17,0 B2O3 – 7,0 CaF2 – (5,5-x) CaO – 0,5 Er2 O3 – xYb2O3 (x= 0; 1; 2; 3 and 5 wt%). The glasses were successfully synthesized and the amorphous character of samples confirmed by X-ray diffraction. The values of density, molar volume and refractive index increased as a function of Yb2O3 content. The Raman, FTIR and DTA results confirm the structural change of the glasses with incorporation of Yb3+. The spectra Raman and FTIR show the presence TeO4, TeO3, TeO3+1, BO4, BO3 and non-bridging oxygens in the structure of glasses. The glass transition temperature (Tg) and specific heat of the samples decreased with insertion of Yb3+. The optical absorption bands showed characteristic transitions of Er3+ and Yb3+. The luminescence results show an increase of intensities at ~1535 nm as a function of Yb3+ content, due to energy transfer between Yb3+ and Er3+ ions. The values radiative lifetime values decreased with increase of Yb3+ due to cross-relaxation between doping ions. The emission intensity at ~1535 nm decreased with the increase of temperature from 300 to 420 K. The calcium borotellurite glasses codoped with Er3+/Yb3+ presented attractive properties for aplications as optical fiber, optical amplifiers or other photonic devices, such as high refraction index and high emission intensity at ~1535 nm,. Nesse estudo vidros Cálcio-Boroteluretos codopados com Er3+/Yb3+ foram sintetizados e caracterizados. As propriedades estruturais, térmicas, ópticas e espectroscópicas foram investigadas em função do conteúdo de Yb3+, por meio das medidas de difração de raioX, densidade volumétrica, volume molar, espectroscopia Raman, espectroscopia no Infravermelho por transformada de Fourier -FTIR, análise térmica diferencial-DTA, calor específico, índice de refração, absorção óptica, luminescência e tempo de vida radiativo em temperatura ambiente e em função da temperatura. As amostras foram preparadas pela técnica de fusão resfriamento, seguindo a composição: 70 TeO2 - 17,0 B2O3 – 7,0 CaF2 – (5,5-x) CaO – 0,5 Er2 O3 – xYb2O3 (x= 0; 1; 2; 3 e 5 % em massa). Os vidros foram sintetizados com sucesso e o caráter amorfo das amostras confirmado por Difração de Raios-X. Os valores de densidade, volume molar e índice de refração aumentaram em função do conteúdo do Yb2O3. Os resultados de Raman, FTIR e DTA confirmaram uma mudança estrutural dos vidros com a incorporação do óxido de itérbio. Os espectros de Raman e FTIR revelaram a presença TeO4, TeO3, TeO3+1, BO4, BO3 e oxigênios não ligados na estrutura dos vidros. As bandas de absorção óptica mostraram transições características do Er3+ e Yb3+. Os resultados de luminescência demonstraram um aumento da intensidade em ~1535 nm, devido à transferência de energia entre os íons Yb3+ e o Er3+, os valores do tempo de vida radiativo demonstraram um pequeno decréscimo com o aumento de Yb3+, devido a processos de relaxação cruzada entre os íons dopantes. As intensidades de emissão em ~1535 nm diminuíram com o aumento da temperatura de 300 a 420 K. Os vidros Cálcio-Boroteluretos codopados com Er3+/Yb3+ apresentaram propriedades atrativas para uso em fibras ópticas, amplificadores ópticos e outros dispositivos fotônicos, como elevado índice de refração e alta emissão em~ 1535 nm.

Neste trabalho, utilizamos a teoria de guias de ondas em cristais fotônicos para projetar um acoplador baseados nesses guias, com dopagem de Érbio a fim de verificar o desempenho de comutação para os estados barra e cruzado do dispositivo dopado em relação ao não dopado. O acoplador de cristal fotônico dopado com Érbio utiliza a ressonância não linear causada pela excitação dos íons de érbio localizado na fileira central de um acoplador direcional. Tal excitação provoca a transição dos íons de érbio do estado fundamental para o metaestável fazendo a amplificação do sinal quando os fótons absorvem a luz emitida. As simulações ocorreram no software COMSOL Multiphysics®, o qual utiliza o Método dos Elementos Finitos (FEM). Foi realizada uma análise comparativa entre um acoplador direcional de cristal fotônico dopado com érbio e outro não dopado. Verificou-se o desempenho de comutação de ambos a partir da variação das frequências normalizadas e constatou-se que o acoplador dopado conseguiu operar nos estados barra e cruzado com maior espectro de frequência. In this dissertation, the concepts of photonic crystal were used to design an Erbium-doped photonic crystal coupler in order to verify the switching performance for the bar and cross states of the doped device in relation to the non-doped device. The Erbium-doped Photonic crystal coupler used the non-linear resonance caused by the excitation of the erbium ions located in the central row of a Photonic Crystal directional coupler. Such excitation causes the transition of the erbium ions from the ground state to the metastable state by amplifying the signal when the photons absorb the light emitted by the signal. The simulations occurred in the COMSOL Multiphysics® software, which uses the Finite Element Method (FEM). A comparative analysis was performed between a directional coupler of photon crystal doped with erbium and another non-doped. It was verified the switching performance of both from the normalized frequencies variation and it was verified that the doped coupler was able to operate in the barrra and cross states with the higher frequency spectrum.

Agradecimentos: GBFB would like to acknowledge the financial support given by CNPq and CAPES - PDSE [grant # 10308/14-8]. This work was partially supported by the Discovery Grants program of the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC). Special thanks to Lyudmila Goncharova and Jack Hendriks from the Tandetron Accelerator Laboratory at Western University (London, Ontario) for their assistance in conducting the RBS measurements; Kevin Boyd for the assistance with FTIR measurements; Pankhul Dingra, Diego Oliveira, and Leandro Doriguelo for their help with annealing processes and PL measurements. LRT acknowledges support from FAPESP and FAEPEX Abstract: We studied a sample of Tb-doped a-Si3N4:H prepared by electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition (ECR PECVD). The sample has an optical gap E-04 = 4.7 +/- 0.3 eV and refractive index n (at 632 nm) = 1.81 +/- 0.01. Room temperature photoluminescence was measured under sub-gap excitation. Both characteristic a-Si3N4:H and Tb3+ photoluminescence peaks were detected in the sample as deposited. Annealing at 300 degrees C maximizes the Tb3+ photoluminescence lines. At higher annealing temperatures the Tb3+ photoluminescence decreases while the host photoluminescence increases. The Tb3+ photoluminescence is inversely correlated with the density of Si-H bonds in the sample. The results indicate that silicon dangling bonds are involved in the excitation of the Tb3+ ions. We propose a new efficient non-radiative recombination path to the static disorder model that explains the luminescence of amorphous silicon and alloys: the Auger excitation of a rare earth ion near a silicon dangling bond. The model provides a very good explanation of the excitation and does not require the presence of nanostructures CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Orientador: Newton Cesário Frateschi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: O óxido de Alumínio (Al2O3), ou alumina, é um material que possui um grande potencial para amplificação óptica, devido à alta solubilidade do Érbio nesse meio. Este trabalho apresenta o estudo de aplicações desse material em fotônica integrada, onde amplificação óptica é um tópico de pesquisa importante. Concentrando em Fotônica de Silício, um dos componentes atualmente utilizados no desenvolvimento de dispositivos ópticos integrados, o ressonador em anel, apresenta duas propriedades que encorajam a investigação da amplificação óptica aplicada no mesmo: a relação de troca intrínsica entre o seu fator de qualidade e atenuação óptica, e o comportamento ressonante, que poderia ser equivalente a um amplificador mais longo. Diferentemente da maioria das abordagens, a ideia é empregar um filme de Al2O3 dopado com Er como o revestimento superior de anéis ressonadores de Si fabricados em SOI Foundries. Para estudar essa possibilidade, começamos com uma revisão da motivação para esta pesquisa e da teoria básica necessária para o desenvolvimento de um modelo que descreva a proposta. O próximo passo é o desenvolvimento de um método confiável de fabricação para os filmes, com caracterizações ópticas e da superfície completas, incluindo medidas de fotoluminescência e microscopia de força atômica. Quando aplicados em amostras de anéis ressonadores de Si, aumentos de 2.6 dB nos sinais e 25% nos fatores de qualidades foram medidos, e a redução da perda óptica foi estimada como mais de 3 dB. Estes resultados mostram que com essa técnica, altos fatores de qualidade e dispositivos compactos podem ser obtidos, abrindo novas possibilidades de aplicações em fotônica de Si, onde vários anéis ressonadores podem ser concatenados com uma perda total bastante reduzida. Um estudo adicional com respeito à aplicação destes filmes em materiais III-V também é apresentado, onde a compatibilidade entre lasers de poço quântico de InGaAs/GaAs e os processos de fabricação envolvidos na obtenção do filme são investigados. Os resultados obtidos mostram que o tratamento térmico necessário para a optimização da emissão do Er é de fato prejudicial para a estrutura epitaxial de dispositivos III-V, mas o dano pode se prevenido através da aplicação de um filme protetor resistente à temperatura. Foi concluído que o filme de Al2O3 desenvolvido é um excelente candidato para este fim, o que habilita aplicações de guias de onda dopados a érbio em fotônica integrada de materiais III-V Abstract: Aluminum Oxide (Al2O3), or alumina, is a material that possesses a very high potential for light amplification, due to the strong Erbium solubility. This work presents the study of applications of this material in integrated photonics, where optical amplification is an important research subject. With a focus on silicon photonics, one of the building blocks currently used in integrated optical devices development, the ring resonator, presents two properties that encourage the investigation of optical amplification applied to it: an intrinsic trade-off between its quality factor and optical attenuation, and the resonant behavior, which could be equivalent to a longer amplifier. Differently from most approaches, the idea is to employ an Er-doped Al2O3 film as the top cladding of Si ring resonators fabricated at SOI Foundries with CMOS-compatible processes. To study this possibility, we begin with a review of the motivation for this research, and the basic theory needed to develop a model of the proposal. The next step is to develop a reliable fabrication procedure for the films, with a complete optical and surface characterization, including photoluminescence and atomic force microscopy measurements. When the films are applied to Si ring resonator samples, signal enhancement up to 2.6 dB and quality factor improvement of 25% have been measured, and the estimated loss reduction was higher than 3 dB. These results show that with this technique, high-Q and compact devices can be obtained, opening new application possibilities on Si photonics where several ring resonators can be concatenated with a greatly reduced net loss. An additional study regarding the application of these films on III-V materials is also presented, where the compatibility between InGaAs/GaAs Quantum Well lasers and the fabrication procedures involved on the film fabrication is investigated. The obtained results show that the thermal annealing necessary for the Er emission optimization is in fact harmful for the epitaxial structure of III-V devices, but the damage can be prevented by the application of a thermally resistant protective film. The developed Al2O3 film was found to be an excellent material for this end, enabling erbium-doped waveguides applications on III-V integrated photonics Doutorado Física Doutor em Ciências CNPQ 143212/2009-5 FAPESP CAPES

Agradecimentos: This work was supported by the jointly CAPES, FAPEMA, and FAPEAL in Brazil and CONICET in Argentina Abstract: Microwave assisted solvothermal method has been employed to synthesize multifunctional upconverting beta-NaGdF4:Ln(3+) and magnetic-upconverting Fe3O4/gamma-Fe2O3@ NaGdF4:Ln3+ ( Ln = Yb and Er) nanoparticles. The powder x-ray diffraction data confirms the hexagonal structure of NaGdF4:Ln(3+) and high resolution transmission electron microscopy shows the formation of rod shaped NaGdF4:Ln(3+) (similar to 20 nm) and ovoid shaped Fe3O4/gamma-Fe2O3@NaGdF4:Ln(3+) (similar to 15 nm) nanoparticles. The magnetic hysteresis at 300 K for beta-NaGdF4:Ln(3+) demonstrates paramagnetic features, whereas iron-oxide@beta-NaGdF4:Ln(3+) exhibits superparamagnetic behavior along with a linear component at large applied field due to paramagnetic NaGdF4 matrix. Both nanoparticle samples provide an excellent green emitting [(H-2(11/ 2), S-4(3/2))-> I-4(15/2) (similar to 540 nm)] upconversion luminescence emission under excitation at 980 nm. The energy migration between Yb and Er in NaGdF4 matrix has been explored from 300-800 nm. Intensity variation of blue, green and red lines and the observed luminescence quenching due to the presence of Fe3O4/gamma-Fe2O3 in the composite has been proposed. These kinds of materials contain magnetic and luminescence characteristics into single nanoparticle open new possibility for bioimaging applications COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO - FAPEMA FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE ALAGOAS - FAPEAL Aberto

Mestardo em Engenharia Física Neste projeto sintetizaram-se pela primeira vez e caracterizou-se estrutural, ótica e termicamente a granada de itérbio e alumínio (YbAG) dopada com érbio e codopada com molibdénio sintetizada pelo método de autocombustão em solução (SCS). Este método, rápido e de baixo custo, permitiu a síntese de fósforos, na forma de pós com dimensões submicrométricas que foram posteriormente sujeitos a tratamentos térmicos. Para a caracterização estrutural dos fósforos foram usadas as técnicas de difração de raios-X (DRX) e a espectroscopia de Raman, que corroboram a existência predominante da fase YbAG nas amostras sintetizadas, com uma perda do carácter monofásico com a incorporação de molibdénio, recuperada posteriormente com um tratamento térmico aos 1200 0C. As amostras produzidas foram também analisadas por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) com análise química elementar por espectroscopia de dispersão de energia (EDS). Identificou-se a composição típica de uma estrutura de YbAG e uma dispersão de partículas compostas por aglomerados submicrométricos. As propriedades óticas das amostras, foram analisadas por técnicas de refletância, fotoluminescência (PL) e excitação da fotoluminescência (PLE) revelando a estrutura dos níveis de energia eletrónica importantes para a compreensão do desempenho deste material como emissor/sensor de temperatura. As propriedades opto-térmicas, foram estudadas por PL em “upconversion” com excitação no infravermelho para diferentes densidades de excitação e temperaturas entre os 80 K (-190°C) e os 800 K (530 °C). Mostrou-se, relativamente às amostras apenas dopadas com érbio, uma melhoria significativa das propriedades de emissão da amostra codopada com molibdénio, sendo estas essenciais para a melhoria das propriedades termométricas. As amostras de YbAG:Er:Mo submetidas a tratamentos térmicos a 1200 ºC revelaram excelentes características (intensidade de emissão, gama de temperaturas utilizável, sensibilidade) para a sua utilização como sensor de temperatura na gama dos 80 K (-190°C) aos 800 K (530 °C). In this project, for the first time it was synthesized YbAG doped with erbium and co-doped with molybdenum by the self-combustion solution method (SCS) and structurally, optically and thermally characterized. This fast and low-cost method, allowed the synthesis of phosphors in the form of powders with submicron dimensions that were later subjected to thermal treatments. Structural characterizzation was performed by X-Ray Diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. Both corroborate the predominant existence of YbAG phase in the synthesized samples, with a loss of the monophasic character with the incorporation of molybdenum, lately recovered with a heat treatment at 1200 °C. The synthetized samples were also analysed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). A typical chemical composition of a YbAG structure were obtained and a dispersion of particles composed by submicron agglomerates were identified. The optical properties of the samples were analysed by photoluminescence (PL) and photoluminescence excitation (PLE), revealing the structure of the electronic energy levels, important for understanding the performance of this material as emitter/temperature sensor. The opto-thermal properties were studied by up conversion PL with infrared excitation at different excitation densities and temperatures. A significant enhancement in the emission properties of the sample co-doped with molybdenum was shown. The YbAG: Er: Mo samples submitted to thermal treatments at 1200 °C, revealed excellent characteristics (emission intensity, usable temperature range, sensitivity) to be use as a temperature sensor in the range of 80 K (-190°C) and 800 K (530 °C).

Made available in DSpace on 2019-10-04T13:15:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2019-10-01 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) FINEP Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Niobium alkali germanate glasses doped with Er3+ up to 4.0 mol% were synthesized by the melt-quenching technique. Glass-ceramics were obtained by controlled heat treatment of the pristine glass. Thermal and optical properties were investigated and are shown to depend on the erbium content. The main radiative parameters were obtained based on the Judd-Ofelt theory. The change of radiation energy processes and modification of the environment of the earth-rare ion occurs in samples with high erbium concentrations. In general, strong enhancement of upconversion emission occurs due to the efficient process of excited-state absorption for the high erbium content samples. Visible tunable phosphors emitting either red-to-green light depends on the erbium content and heat treatment. In addition, these glasses and glass-ceramics samples have high thermal stability and wide transmission window. For these reasons, Er3+-doped niobium germanate glasses and glass-ceramics may be suitable for photonic device applications, especially as visible laser. Univ Fed Alfenas, Grp Quim Mat, Campus Pocos Caldas, Pocos De Caldas, MG, Brazil Univ Sao Paulo, Fac Filosofia, Dept Quim Ciencias & Letras Ribeirao Preto, Ribeirao Preto, SP, Brazil Univ Sao Paulo, Inst Fis Sao Carlos, Sao Carlos, SP, Brazil Univ Sao Paulo, Inst Quim Sao Carlos, Sao Carlos, SP, Brazil Univ Estadual Paulista, Inst Quim, Araraquara, SP, Brazil Univ Estadual Paulista, Inst Quim, Araraquara, SP, Brazil FAPESP: 2013/07793-6

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-08T21:20:18Z No. of bitstreams: 1 JheimisonGomes.pdf: 3059093 bytes, checksum: 13d4d09e9087ce3ea53ee75f89cd5754 (MD5) Made available in DSpace on 2017-05-08T21:20:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JheimisonGomes.pdf: 3059093 bytes, checksum: 13d4d09e9087ce3ea53ee75f89cd5754 (MD5) Previous issue date: 2017-01-20 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) The synthesis, structural, thermal optical and spectroscopic properties of calcium borotellurite erbium trivalent (Er3+) doped glasses are investigated in this study. The samples composition follows the equation 10CaF2 – (29.9-0.4x)CaO – (60-0.6x)B2O3 –xTeO2 – 0.1Er2O3, x = 10, 16, 22, 30 and 50 mol%, and the melt-quenching (in air) method were used. X-ray diffraction, density, refraction index, luminescence, optical absorption, lifetime, DTA and specific heat measurements were carried out and the molar volume (Vm) and the electronic polarizability were calculed (αm) The results are discussed in terms of tellurium oxide content. Samples were successfully synthesized and the results of X-ray diffraction proved the amorphous character of the structure. It was observed increasing values of density, molar volume, refractive index and electronic polarizability as consequence of the TeO2 adding. The spectroscopy Raman and FTIR presented the TeO3, TeO3+1, TeO4, BO4, BO3, boroxol ring, pyro-, meta- and orthoborate groups. The increasing content of TeO2 results in an increase of NBO’s. The thermal analysis shows a decrease in the glass transition temperature (Tg), crystallization temperature (Tx) and specific heat with the increase of TeO2 content. All samples presented good thermal stability, according to Hrubý parameter, with οT > 100 °C. The optical band gap energy decreases with the increase of TeO2 due to the increase of nonbridging oxygens (NBO’s) units. Luminescence intensity and radiative lifetimes at 1530 nm show increases with the TeO2 content. Such behavior is associated with the reduction of hydroxyl groups and network phonon energy. The calcium borotellurite Er3+ doped glasses, named Er:CaBTeX, presented properties promising in photonics devices application. Nesse trabalho apresentamos a síntese e o estudo das propriedades estruturais, térmicas, ópticas e espectroscópicas de uma série de vidros cálcio boroteluretos dopados com o íon érbio trivalente. A série vítrea seguiu o sistema de composições: 10CaF2 – (29,9- 0,4x)CaO – (60 – 0,6x)B2O3 – xTeO2 – 0,1Er2O3, em que, x = 10, 16, 22, 30 e 50 %mol, e foi produzida pelo método de fusão-resfriamento em atmosfera a ar. Realizamos caracterizações estruturais (Difração de raios – X, Densidade volumétrica, Espectroscopia Raman e Infravermelho por transformada de Fourier), térmicas (Análise Térmica Diferencial e Calor específico), óptica (Índice de refração) e espectroscópicas (Absorção óptica, Luminescência e Tempo de vida). Mediante esses resultados calculamos o volume Molar (Vm), a energia do band gap óptico (Eg) e a polarizabilidade eletrônica (αm). Todos os resultados foram discutidos em função da concentração de TeO2 dos vidros. As amostras foram sintetizadas com êxito, os difratogramas de raios - X comprovaram o caráter amorfo de todos os vidros cálcio boroteluretos. Os valores de densidade, volume molar, índice de refração e polarizabilidade eletrônica, aumentaram com o aumento da concentração de TeO2. Os resultados de espectroscopia Raman e FTIR, apresentaram a presença de grupos TeO3, TeO3+1, TeO4, BO4, BO3, anéis de boroxol, grupos piro-, meta- e ortoboratos. O aumento de conteúdo de TeO2 acarretou em um aumento de oxigênios não-ligados (NBO’s). As caracterizações térmicas mostraram uma redução na temperatura de transição vítrea (Tg), temperatura de início de cristalização (Tx) e calor específico com o acréscimo da concentração de TeO2 na composição das amostras. Todas as amostras apresentaram uma boa estabilidade térmica, segundo o parâmetro de Hrubý, com οT > 100°C. A energia do band gap óptico reduziu com aumento da concentração de TeO2, devido ao aumento de NBO’s. Nos resultados de luminescência em ~1530 nm, os vidros com maior concentração TeO2 apresentaram maior intensidade de emissão. Esse comportamento é relacionado à redução de hidroxilas livres. O tempo de vida da emissão 1530 nm aumenta com a concentração de TeO2 devido à redução da energia de fônons da rede. A série de vidros cálcio boroteluretos dopados com érbio, nomeados Er:CaBTeX, apresentou propriedades promissoras para possíveis aplicações em dispositivos fotônicos.

Submitted by Alison Souza (alisonsouza@ufgd.edu.br) on 2019-08-14T18:31:58Z No. of bitstreams: 1 GlaucianeGoncalvesLeite.pdf: 2371692 bytes, checksum: 0503b3a40f84c40f03cfd931af983c46 (MD5) Made available in DSpace on 2019-08-14T18:31:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GlaucianeGoncalvesLeite.pdf: 2371692 bytes, checksum: 0503b3a40f84c40f03cfd931af983c46 (MD5) Previous issue date: 2016-06-30 Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (FUNDECT) O presentetrabalho apresenta um estudo dainfluência da temperatura e concentração de óxido de érbio em três amostras de Poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF) cristalizadas a 50, 90 e 120 °C. Para tanto foram preparados filmes de PVDF puro e dopados com óxido de érbio (Er2O3). Neste sentido, para melhor entendimento dos efeitos causados pela adição do dopante nas propriedades estruturais e ópticas da matriz polimérica, os filmes de PVDF e seus compósitos foram preparados nas seguintes concentrações: 0,5; 1; 2; 5; 10 e 20% (m/m) e caracterizados por FT-IR. Das medidas de FT-IR foi estimada a porcentagem relativa de fase β e a incorporação do dopante na matriz polimérica. Para caracterização das propriedades ópticas foram usadas as técnicas de absorção molecular no UV-Vis, espectroscopia óptica de Fluorescência (FL) e Fluorescência em função da temperatura. Os resultados de absorção para todas as temperaturas de cristalização utilizadas demonstraram mudanças nas intensidades das bandas absorção as quais refletem na banda de energia. Essavariação de energia indica uma possível alteração na cristalinidade dentro da matriz polimérica. Das medidas de espectroscopia de fluorescenciafoi observado que a adiçãodo dopante em diferentes temperaturas de cristalização nos compósitos, apresentam mudanças significativas, na emissão do PVDF. Foi observada aindauma diminuição nas intensidades das bandas da emissão do PVDF em função da temperatura, o qual se deve a ferroeletricidade do material, em quea variação da temperatura afeta na ferroeletricidade, diminuindo sua polarização por consequência diminuindo a fluorescência do material. Esse resultado é muito importante do ponto de vista tecnológico, pois além de demonstrar que o PVDF pode ser utilizado como matriz hospedeira para elementos terras raras, ratifica a existência de uma relação direta da fluorescência com a ferroeletricidade do polímero. The present presents the study of the influence of temperature and concentration in three samples of poly (vinylidene fluoride) (PVDF) crystallized at 50, 90 and 120°C. By this way were prepared pure PVDF film and erbium oxide doped (Er2O3). In this sense, for Better understanding of the effects caused by the addition of doping on structural and optical properties of polymer matrix, PVDF films and their composites were prepared on the following concentrations 0.5; 1; 2; 5; 10 and 20% (m/m) and characterized by FT-IR. The FT-IR it was estimated the relative percentage of β phase and the incorporation of doping in polymer matrix. For characterization of optical properties were used the techniques of the UV-Vis molecular absorption, molecular optical spectroscopy drive of fluorescence (FL) and fluorescence experience as a temperature function. The absorption results for all temperatures of crystallization used have demonstrated changes in intensities of absorption bands which reflect in the band of energy, this energy variation indicates a possible level change on crystallinity within the polymer matrix. Fluorescence spectroscopy measures of it was observed that the addition of doping in different crystallization temperatures in composites, significant changes in the emission of PVDF. It also was observed a decrease in the intensity of the emission bands of the PVDF temperature, which is due to the material of ferroelectricity, where the temperature variation affectson it, decreasing their polarization consequently decreasing of the polymer fluorescence. This result is very important from the point of view of technology, as well as show the PVDF can be used as host matrix for rare earthelements, shows the existence of a direct relationship with fluorescence polymeriron-electricity.

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:21:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-28. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:25:04Z : No. of bitstreams: 1 000849820_20160728.pdf: 1643104 bytes, checksum: f3ab180c927281f3087c3566ca9e57b0 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-07-29T12:53:59Z: 000849820_20160728.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-07-29T12:54:53Z : No. of bitstreams: 1 000849820.pdf: 3545429 bytes, checksum: 5c86ee68e6d53c67f2fea4de570d3bf3 (MD5) Este trabalho apresenta o estudo dos materiais poliméricos flexíveis e transparentes baseados em sulfeto de germânio, obtidos utilizando-se GeCl4 e 1,3- propanoditiol como precursores. São apresentadas também as propriedades de luminescência relacionadas à inserção de íons terras raras Er3+, visando aplicações como matrizes para materiais luminescentes. Os materiais obtidos foram caracterizados através das seguintes técnicas: UV-Vís, MEV, DRX, FTIR, espalhamento Raman, RMN de 1H e 13C, TG/FT-IR, DSC, Luminescência e BET. Estes materiais apresentam transparência na região espectral UV-Vís (em torno de 70%), estabilidade térmica até 200°C e transição vítrea localizada em temperaturas abaixo de 0°C (-37°C, -56°C e -45°C), como mostrado pelas curvas DSC. Imagens de MEV mostraram que o polímero é homogêneo e apresenta formação de cristais em algumas regiões da superfície. Estes polímeros apresentam também ligações Ge-S em sua estrutura, como pode ser observado através das espectroscopias FTIR (bandas em 399, 401, 432 e 470 cm-1) e Raman (picos 361 e 430 cm-1), e dos difratogramas de raios-X, que sugerem a formação de uma mistura de fases de GeS2 e GeO2 (confirmado também pela análise de EDS). As medidas de RMN de 1H e 13C permitiram obter informações em relação à reação entre 1,3-propanoditiol e GeCl4, e também em relação à estrutura dos materiais Geprop. A técnica acoplada TGA-FTIR foi utilizada para investigar a degradação da amostra. Os resultados de luminescência sugerem futuras aplicações das amostras Geprop como matrizes para obtenção de materiais luminescentes. A análise BET aponta que estes materiais não apresentam poros (como também observado nas imagens de MEV). Reunidos, os resultados sugerem que estes materiais são bons candidatos para aplicações óticas, além de possibilidade de utilização em baixas temperaturas. This work presents the study of the flexible and transparent polymeric materials based on germanium sulfide, obtained using GeCl4 and 1,3-propanedithiol as precursors. Also presented are the properties of luminescence related to the inclusion of rare earth ions Er3+, targeting applications such as matrix for luminescent materials. The materials were characterized through the following techniques: UV-VIS, SEM, XRD, FTIR, Raman scattering, 1H and 13C NMR, TG / FTIR, DSC, luminescence and BET. These materials have transparency in the UV-VIS spectral region (about 70%), %), thermal stability up to 200°C and glass transition located at temperatures below 0°C (-37°C, -56°C and -45°C) as shown by DSC curves. SEM images showed that the polymer is homogeneous and presents formation of crystals in some regions of the surface These polymers also exhibit Ge-S bonds in its structure, as can be observed through FTIR (bands at 399, 401, 432 and 470 cm-1) and Raman (peaks at 361 and 430 cm-1) spectroscopies, and the diffraction patterns X-rays, which suggest the formation of a mixture of GeS2 and GeO2 phases (also confirmed through EDS analysis). 1H and 13C NMR measurements provided information related to the reaction between 1,3-propanedithiol and GeCl4, and also in relation to the structure of Geprop materials. The coupled TGA-FTIR technique was used to investigate the degradation of the sample. The luminescence results suggest future applications of Geprop samples as matrices for obtaining luminescent materials. BET analysis indicates that these materials have no pores (as also observed in SEM images). Taken together, the results suggest that these materials are good candidates for optical applications, besides the possibility of use at low temperatures.

In this paper we investigated the influence of the manufacturing conditions and composition on the valence change of europium (Eu) and energy transfer in Erbium - Ytterbium (Er-Yb) co-doped calcium aluminosilicate glasses. Two series of samples with 2.5wt% of europium and different silica concentrations were prepared, in air and vacuum respectively. One co-doped 0,5wt%Er-5wt%Yb aluminosilicate samples serie was prepared in vacuum with different silica concentration. Luminescence, X-ray absorption (XANES) and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) techniques were used to investigate europium doped samples. Besides, optical absorption spectroscopy, luminescence and fluorescence lifetime were carried out on Er-Yb co-doped system. The emission spectra of the europium doped samples prepared in vacuoum showed the coexistence of Eu2+ and Eu3+. We found an increase of the emission intensity attributed to Eu2+ and the displacement of the emission peak to shorter wavelengths with silica increasing. XANES and EPR results indicated that the ratio Eu2+/Eu3+ increase as silica is added to sample composition, which has been attributed to reduction of the non-bridging oxygens (NBO) in the glass. The EPR spectrum curves indicate change in Eu2+ symmetry and crystal field interaction intensity with amount of silica. The emission spectra of air europium prepared samples showed Eu3+ emissions. A broad absorption band around 350 nm assigned to Yb2+ was observed in the samples with higher amount of silica. The energy transfer efficiency process ytterbium to erbium increased about 20% as the amount of silica increase. The Luminescence and fluorescence lifetime results indicated that higher silica concentrations, above 35 wt%, there is a decrease of non-radiative multi-phonon relaxations suggesting energy trasnsfer back to Yb. Neste trabalho investigamos a influência das condições de preparo e da composição de vidros aluminosilicato de cálcio na formação de diferentes valências do európio (Eu) e na transferência de energia em vidros co-dopados com érbio e itérbio (Er-Yb). Duas séries de amostras com 2,5% em massa de Eu2O3 e diferentes concentrações de sílica foram preparadas, em ar e vácuo. Uma série de amostras com diferentes concentrações de sílica e 5%Yb2O3-0,5%Er2O3 foram preparadas em vácuo. As técnicas de luminescência, Absorção de Raios-X (XANES) e Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) foram utilizadas para a investigação das amostras com európio e absorção óptica, luminescência e tempo de vida para investigação das amostras co-dopadas Er-Yb. Os espectros de emissão das amostras com európio preparadas em vácuo apresentaram a coexistência de Eu2+ e Eu3+. Verificamos o aumento da intensidade da emissão atribuída ao Eu2+ bem como o deslocamento do pico de emissão para menores comprimentos de onda com o aumento da sílica. Os resultados de XANES e RPE mostraram o aumento na razão Eu2+/Eu3+ com aumento da sílica, o que foi atribuído à redução do número de oxigênios não ligados (NBO) no vidro. Alterações na forma do espectro de RPE indicam mudança na simetria e intensidade de interação do Eu2+ com o campo cristalino, sendo mais simétrico e mais intenso quanto menor a quantidade de sílica. Os espectros de emissão das amostras com európio preparadas em ar mostraram a predominância das emissões atribuídas ao Eu3+. Através da absorção óptica das amostras co-dopadas Er-Yb verificamos a presença de picos atribuídos a ambos os íons indicando a eficiência da co-dopagem. Com aumento da sílica observamos o surgimento de uma larga banda de absorção em torno de 350 nm atribuída ao Yb2+. A eficiência de transferência de energia do Itérbio para o Érbio apresentou aumento de cerca de 20% entre as amostras com menor e maior quantidade de sílica. Os resultados de luminescência e tempo de vida indicam que para concentrações de sílica maiores que 35% há uma diminuição das relaxações não radiativas por multifônons sugerindo a transferência de energia de volta para o Yb. 101 f

Hemos desarrollado un método de caracterización de fibras ópticas dopadas con erbio a partir del análisis combinado de la evolución de la fluorescencia transversal tras el encendido del bombeo más la evolución de la fluorescencia longitudinal tras la interrupción del bombeo. El método ha sido puesto a prueba con tres muestras de fibra dopada: por un lado, se han montado amplificadores ópticos con cada muestra y se ha medido tanto la ganancia proporcionada por cada uno como la respuesta dinámica a señales de entrada moduladas en baja frecuencia (de 10 a 1000 Hz). Por otro lado, mediante la técnica de caracterización se han obtenido los parámetros característicos de cada muestra requeridos para predecir numéricamente los resultados de los experimentos previamente mencionados. En general se obtiene un acuerdo aceptable entre simulaciones y medidas, lo que demuestra la validez del método de caracterización propuesto. A method for the characterization of erbium-doped fibers has been developed departing from the combined analysis of the transversal fluorescence evolution after pump switch-on together with the longitudinal fluorescence evolution after pump switch-off. The method has been put to the test with three erbium-doped fiber samples: on the one hand, optical amplifiers have been arranged with each sample; the gain provided by each amplifier as well as its dynamic response to low-frequency signals (10 1000 Hz) have been measured. On the other hand, by means of the characterization technique, we have obtained the characteristic parameters of each sample necessary to predict numerically the results of the previously mentioned experiments. In general, a good agreement between simulations and measurements is obtained, which proves the validity of the proposed characterization method.

The influence of the presence of barium carbonate (BaCO3) phase on the luminescence properties of barium titanate nanocrystals (BaTiO3) powders was investigated. Structural and optical characterizations of erbium (Er3+) doped BaTiO3 synthesized by the sol-emulsion-gel were performed. Using Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray powder diffraction, we identified the presence of impurities related to BaCO3 and quantified its fraction. It was observed that the presence of BaCO3 phase, even at low levels, depletes significantly the infrared-to-visible upconverted luminescence efficiency of the produced nanopowders.

Agradecimentos: The authors would like to thank the Brazilian agencies CNPq, FAPESP and CePOF-UNICAMP and the Mexican agency COFAA for their financial support. In addition, we acknowledge to CONACYT for financial support through grant 134111 and postdoctoral scholarship for R.N.G Abstract: Optical and spectroscopic properties of Er3+-Yb3+ co-doped TeO2-WO3-Nb2O5-Na2O-Al2O3 glasses and fibers were investigated. Emission spectra and fluorescence lifetimes of I-4(13/2) level of Er3+ ion as a function of rare earth concentration and fiber length were measured in glasses. Results show that the self-absorption effect broadens the spectral bandwidth of I-4(13/2)-> I-4(15/2) transition and lengthens the lifetime significantly from 3.5 to 4.6 ms. Fibers, were fabricated by the rod-in-tube technique using a Heathway drawing tower. The emission power of these Er3+-Yb3+ co-doped Step Index Tellurite Fibers (SITFs; lengths varying from 2 to 60 cm) were generated by a 980 nm diode laser pump and then the emission power spectra were acquired with an OSA. The maximum emission power spectra, within the 1530-1560 nm region, were observed for fiber lengths ranging from 3 to 6 cm. The highest bandwidth obtained was 108 nm for 8 cm fiber length around 1.53 um CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Agradecimentos: This work was supported by Fapesp, CAPES, and CNPq-Brazil. The SEM (FEI Inspect F50) experiment was carried out at the Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) Abstract: The Electron Spin Resonance (ESR) of diluted Er3+ magnetic ions in Au nanoparticles (NPs) is reported. The NPs were synthesized by reducing chloro triphenyl-phosphine gold(I) and erbium(III) trifluoroacetate. The Er3+ g-value along with the observed hyperfine splitting indicate that the Er3+ impurities are in a local cubic symmetry. Furthermore, the Er3+ ESR spectra show that the exchange interaction between the 4f and the conduction electrons (ce) is absent or negligible in Au1-xErx NPs, in contrast to the ESR results in bulk Au1-xErx. Therefore, the nature of this interaction needs to be reexamined at the nano scale range FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

Agradecimentos: This work is financially supported by FAPESP, grant # 12/50480-6. The author would like to thank the Group of ultrafast phenomena and Optical Communications (GFURCO) and the Laboratory of Advanced Optical Spectroscopy (LMEOA/IQ-UNICAMP/FAPESP grant # 2009/54066-7) for providing lab facilities Abstract: In this work, Er3 + doped tellurite glasses have been prepared with the composition (82.5-x) TeO2 + 4.5Bi2O3 + 11.5ZnO + 1.5Nb2O5 + x Er2O3 (x = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0 mol%) by melt-quenching method and their physical, spectroscopic properties were investigated. The experimental oscillator strengths (fexp) of individual absorption peaks are used to estimate the Judd-Ofelt intensity parameters (O?, ? = 2, 4, 6). Judd-Ofelt intensity parameters are used to calculate the spontaneous transition probabilities, radiative lifetimes and branching ratios for certain excited states of Er3 + ions. NIR emission and visible up-conversion luminescence were observed at room temperature for all glasses by exciting with 980 nm laser radiation. The emission characteristics such as peak stimulated emission cross section, FWHM, figure of merit, optical gain cross sections and measured lifetimes have been obtained for the observed Er3 +: 4I13/2 ? 4I15/2 transition in the above glass composition for all the concentrations and are compared with that of the reported. Finally, NIR to visible energy conversion has been analyzed for all glasses excited at 980 nm and suitable mechanism was proposed FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-22Bitstream added on 2014-06-13T18:43:09Z : No. of bitstreams: 1 figueiredo_ms_dr_ilha.pdf: 1006805 bytes, checksum: 5c550a3c14783fc554cc37dba6517cff (MD5) No presente trabalho foram sintetizados vidros Te-Li-Ti (TLT) dopados com Er3+ e também codopados com Er3+/Yb3+ para o estudo das propriedades da emissão em 1,5m do íon. Inicialmente foi estudado um conjunto com diferentes concentrações de Er3+ para ver a dependência com a concentração de dopante da eficiência quântica de emissão (). Foi empregado como método experimental de análise a técnica de lente térmica (LT) e os resultados foram confrontados com os determinados usando dados espectroscópicos combinados com a teoria de Judd-Ofelt. Embora sejam fortemente dependentes com a concentração, os valores de  para as concentrações mais baixas de dopante (~76% para o vidro TLT: 0,05% molar de Er2O3) são maiores que os valores reportados na literatura para o mesmo íon em outras matrizes teluritos. Adicionalmente, o sistema codopado com Er3+/Yb3+ foi estudo a fim de avaliar se a adição do Yb3+ na matriz promove o aumento da emissão do érbio em 1,5 m, excitando o nível emissor via Yb3+. Os resultados mostraram que há um eficiente mecanismo de transferência de energia do Yb3+ para o Er3+ de maneira que a intensidade de emissão no infravermelho foi aumentada. Ademais, avaliou-se a existência ou não da emissão “downconversion” em 980 nm do itérbio mediante excitação do Er3+ no visível. Do ponto de vista do “downconversion”, que é interessante para aplicação do material em placas solares à base de silício, os resultados mostraram, pela primeira vez em um vidro telurito, que o efeito ocorre com uma eficiência na transferência de energia do Er3+ para o Yb3+ de 56%, indicando que o material tem boa perspectiva para utilização comercial In this paper Er3+ doped and Yb3+/ Er3+codoped Te-Li-Ti (TLT) glasses were synthesized to study the properties of the emission at 1.5 m. One set was initially studied with different Er3+ concentrations to see the dependence of emission quantum efficiency () with the dopant concentration. The thermal lens spectrometry (TL) was employed as the method of experimental analysis and the results were compared with those determined using spectroscopic data combined with the Judd-Ofelt theory. Although they are highly dependent on the concentration, the  values for the lower dopant concentrations (~ 76% for the TLT glass doped with 0.05 mol% Er2O3) are higher than those reported in literature for the same ion at tellurite other matrices. Additionally, the Er3+ / Yb3+ codopado system was studied to evaluate the increased emission of erbium at 1.5 m as a function of Yb3+ increment by excitation in the metastable state in Yb3+. The results show that there is an efficient transfer of energy from Yb3+ to Er3+, so that the infrared emission of Er3+ was increased, as was desired. Furthermore, we assessed whether or not the issue ytterbium downconversion emission at 980 nm upon excitation visible in the Er3+. From the viewpoint of the downconversion mechanism, which is interesting for application of the material in solar cells based on silicon, the results showed for the first time in a glass tellurite, which effect occurs with efficiency in energy transfer from Er3+ Yb3+ to 56%, indicating that the material has good prospects for commercial use

Orientador: Fernando Alvarez Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho foi investigada a influência do ambiente químico na fotoluminescência de filmes finos de Oxi-nitreto de titânio dopados com érbio (TiNxOy : Er). Os filmes finos foram crescidos utilizando a técnica de Deposição por Feixe de Íons (IBD ¿ Ion Beam Deposition) e, a fim de modificar o ambiente químico ao qual os íons de Er3+ estão submetidos para controlar as características da fotoluminescência dos íons de érbio, foi realizado tratamento térmico sequencial sob atmosfera de oxigênio, durante 30 minutos em cada uma das seguintes temperaturas: 250°C, 500°C, 750°C e 1000°C. A investigação do estado atômico e da concentração relativa de cada elemento presente nos filmes foi analisada através da técnica de XPS, para as amostras antes (AD) de passarem pelo tratamento térmico e após todos os tratamentos serem realizados (TA). A estrutura cristalina dos filmes foi investigada por Difração de Raio-X à Baixo Ângulo (1°) antes (AD) e após (TA) o tratamento térmico, enquanto que, através de espectroscopia Raman, foi acompanhada cada etapa (temperatura) do tratamento térmico, possibilitando a identificação de duas fases distintas do TiO2, onde a 750°C foram detectados modos vibracionais referentes a fase anatásio e, a 1000°C, modos vibracionais relacionados a fase rutilo. Os resultados de XRD à Baixo Ângulo após o tratamento térmico corroboram com os resultados obtidos por espectroscopia Raman a mesma temperatura. As propriedades de fotoluminescência (PL) dos filmes estudados também foram investigadas em cada etapa do tratamento térmico, evidenciando a influência deste tratamento na fotoluminescência dos filmes. Vale ressaltar a influência do nitrogênio inicial, que por estar em diferentes concentrações em cada amostra, favoreceu diferentes ambientes químicos em função do tratamento térmico, que modificou notadamente as características de fotoluminescência das amostras. Também foi possível notar a influência das fases cristalinas do TiO2 na PL dos filmes, pois esta apresentou uma emissão estreita em ~ 550nm para os filmes estudados quando estes se cristalizaram na fase anatásio, comportamento inexistente quando os filmes se recristalizaram na fase rutilo do TiO2. Medidas de PL em função da temperatura também foram realizadas, de forma que o quenching das emissões na região verde do espectro eletromagnético pôde ser observado, fornecendo uma estimativa para a diferença entre os níveis 2H11/2 e 4S3/2 dê ~ 93 meV (750 cm-1), concordando bem com a separação teórica calculada entre esses níveis. Portanto, neste trabalho foram observadas cinco emissões dos íons trivalente de vi érbio, com comprimentos de onda ~525nm, ~ 550nm, ~ 680nm, ~ 980nm e ~ 1540nm referentes as respectivas transições 2H11/2 -> 4 I15/2, 4S3/2 -> 4 I15/2, 4F9/2 -> 4 I15/2, 4I11/2 -> 4 I15/2 e 4I13/2 -> 4 I15/2, sendo que a característica das emissões no visível foram controladas a partir da concentração inicial de nitrogênio e da temperatura do tratamento térmico Abstract: In this work was investigated the influence of chemical environment on photoluminescence of Erbium doped Titanium Oxi-Nitride thin films (TiNxOy : Er). The thin films were grown by Ion Beam Deposition technique and, in order to study the influence of the chemical environment which Er3+ ions are subjected, was performed a sequential thermal annealing in an oxygen atmosphere, during 30 minutes in each of the following temperatures: 250°C, 500°C, 750°C e 1000°C. The investigation of binding state and the relative concentration of each element in the films was analyzed by XPS technique for samples "as deposited¿ (AD) and after the ¿thermal annealing¿ (TA). The crystalline structure of the films was investigated by X-Ray Diffraction at Small Angle before (AD) and after thermal annealing (TA), while using Raman spectroscopy, each step of the thermal annealing was monitored. With this procedure was possible to identify two distinct phases of TiO2, with vibrational modes emerging at the annealing temperature of 750°C referring to anatásio phase and, annealing temperature of 1000°C associated with rutile. The results of XRD at Small Angle after thermal annealing corroborate the Raman spectra obtained at the same temperature. The properties of photoluminescence (PL) of the studied films were investigated in each stage of thermal annealing, showing the influence of this treatment on photoluminescence of the films. It is worth mentioning the influence of initial nitrogen that, being in different concentrations in each sample, favored different chemical environments after the annealing procedure, which markedly changed the characteristics of photoluminescence of the samples. It was also noted the influence of the crystalline phases of TiO2 in the PL of the films, by displaying a narrow emission at ~ 550nm when the thin film crystallized into anatásio phase, behavior absent when the recrystallization of the films took place in the rutile phase TiO2. PL measurements as a function of temperature also were performed, so the quenching of emission in the green region of electromagnetic spectrum can be observed. These experiments provide an estimate of the difference between the levels 2H11=2 and 4S3/2 of ~ 93 meV (750 cm-1), results that agree fairly well with the calculated theoretical separation between these levels. Therefore, in this work were observed five emissions of trivalent erbium ions, with wavelenghts ~ 525nm, ~ 550nm, ~ 680nm, ~ 980nm and ~ 1540nm regarding their transitions 2H11/2 -> 4 I15/2, 4S3/2 -> 4 I15/2, 4F9/2 -> 4 I15/2, 4I11/2 -> 4 I15/2 e 4I13/2 -> 4 I15/2, with characteristic of the visible emissions were monitored from the initial concentration of nitrogen and the annealing temperature Mestrado Física Mestre em Física

Agradecimentos: The authors acknowledge Prof. Manfredo Tabakniks for help with the RBS measurements, Prof. Horst Strunk and Dr. Ines Hausler for support with HRTEM. This work was partially supported by FAPESP, PROBRAL CAPES/DAAD and LNLS - National Synchrotron Light Laboratory, Brazil. E.B. acknowledges a fellowship as Postdoctoraal onderzoeker van FWO-Vlaanderen. C.E.A.K and J.A.M acknowledge the Flemish Government for long-term structural funding (Methusalem) Abstract: Photoluminescent Er/Si-nanocrystal composites were obtained after annealing Er doped silicon suboxide (SiOx) thin films. The filmswere prepared by reactive sputtering (Ar/O-2 atmosphere) with a pure silicon target partially covered with metallic Er. The presence of Er in the resulting films strongly influences Si nanocrystal nucleation and growth during thermal treatment at temperatures between 300 and 1300 degrees C. A correlation between Er photoluminescence (PL) spectra, Er speciation and Si nanocrystal properties indicated that PL bands and their intensity are directly influenced by the nanocrystal size and density, and their vicinity to the Er3+ centers. This correlation is explained by considering Er centers as promotor for SiOx disproportionation, locally increasing SiOx concentration which leads to formation of Si-0 nanocrystals in the vicinity of Er FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

We report numerical evidence showing that periodic oscillations can produce unexpected andwide-ranging zigzag parameter networks embedded in chaos in the control space of nonlinear systems. Such networks interconnect shrimplikewindows of stable oscillations and are illustrated here for a tunnel diode, for an erbium-doped fiber-ring laser, and for the H´enon map, a proxy of certain CO2 lasers. Networks in maps can be studied without the need for solving differential equations. Tuning parameters along zig-zag networks allows one to continuously modify wave patterns without changing their chaotic or periodic nature. In addition, we report convenient parameter ranges where such networks can be detected experimentally.

Agradecimentos: The authors would like to thank F. Iikawa for his interest and help on the µ-PL measurements. This work was supported by the Brazilian financial agencies: FAPESP, CNPq, CAPES, and was done within the National Institute for Science and Technology (FOTONICOM) and the Center for Optics and Photonics (CePOF) Abstract: We have fabricated thin erbium-doped amorphous silicon suboxide (a-SiOx < Er gt;) photonic crystal membrane using focused gallium ion beam (FIB). The photonic crystal is composed of a hexagonal lattice with a H1 defect supporting two quasi-doubly degenerate second order dipole states. 2-D simulation was used for the design of the structure and full 3-D FDTD (Finite-Difference Time-Domain) numerical simulations were performed for a complete analysis of the structure. The simulation predicted a quality factor for the structure of Q = 350 with a spontaneous emission enhancement of 7. Micro photoluminescence measurements showed an integrated emission intensity enhancement of similar to 2 times with a Q = 130. We show that the discrepancy between simulation and measurement is due to the conical shape of the photonic crystal holes and the optical losses induced by FIB milling FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Agradecimentos: We acknowledge financial support from CNPq—Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico—Brazil, FAPERJ—Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro, CAPES—Coordenação de Aperfeiçoamento do Pessoal de Nível Superior, and FAPESP—Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo Abstract: We report on the magnetic and magnetocaloric effect calculations in rare earth mononitrides HoyEr(1-y)N (y = 0, 0.5, 0.75, and 1). The magnetic Hamiltonian includes the crystalline electrical field in both magnetic sublattices; disorder in exchange interactions among Ho-Ho, Er-Er, and Ho-Er magnetic ions and the Zeeman effect. The theoretical results for the magnetic entropy change and adiabatic temperature change are in good agreement with the available experimental data. Besides, ferrimagnetic arrangement, inverse magnetocaloric effect, and spin reorientation transition (spin flop process) were predicted and quantitatively described CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS FILHO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - FAPERJ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lincoln Brum Leite Gusmao Pinheiro.pdf: 12018652 bytes, checksum: 549713a741e1a24e716f1b228a4d2109 (MD5) Previous issue date: 2010-04-09 The effect of Er substitution on the mechanical properties of ab and a(b)c planes of melt-textured Y Ba2Cu3O7 is reported in the present work. The samples were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, resistivity measurements and mechanical properties by instrumented indentation and conventional Vickers measurement. The X-ray pattern and EDS analysis revealed the presence of Y-123, Y-211 and BaCeO3. Er substitution did not affect the superconducting properties. No difference in hardness was observed for the ab and a(b)c-plane. Elastic modulus of the a(b)c-plane was 10 % higher than of the ab-plane. Difference in indentation fracture toughness obtained by conventional Vickers indentation of the ab and a(b)c-planes was observed. The 5 % Er addition did not affect significantly the mechanical properties of melt-textured samples when compared with pure melt-textured Y Ba2Cu3O7. We have also studied fluctuations on the electrical conductivity in the samples. Two samples with different disorder states were studied. To identify power-law divergences of the conductivity, the results were analyzed in terms of the temperature derivative of the resistivity (d=dT ) and of the logarithmic temperature derivative of the conductivity (d(ln)=dT ). For sample with extreme granularity, we have observed for J k ab configuration a regime corresponding to the exponent u 1:6 0:1. For homogeneous sample, the fluctuations above the critical temperature are highly anisotropic: Gaussian regimes are observed for J ab configuration and critical regimes for J k ab configuration. Also, the data showed the occurrence of a two-stage transition, but it was not observed power-law behavior in the regime of near-zero resistance state. O presente trabalho apresenta o efeito da substituição do érbio nas propriedades mecânicas de amostras texturizadas de Y Ba2Cu3O7. As referidas propriedades foram estudadas tanto ao longo de planos paralelos ao plano de condução ab, quanto ao longo dos planos a(b)c. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, análise EDS, medidas de resistividade elétrica e medidas de magnetização. As propriedades mecânicas foram estudadas por indentação instrumentada e microdureza Vickers. O padrão de difração de raios-X e a análise EDS revelaram a presença das fases Y-123, Y-211 e BaCeO3. Notouse que a substituição do érbio não afetou as propriedades supercondutoras. Não foi observada correlação entre a dureza e a orientação dos planos. Contudo, o módulo elástico mostrou-se anisotrópico, sendo 10 % maior no plano a(b)c que no plano ab. A tenacidade à fratura também apresentou anisotropia. A adição de 5 % de érbio não evidenciou nenhuma mudança significativa nas propriedades mecânicas, reproduzindo o conhecido para o YBCO puro texturizado. Também, foi estudado o efeito das flutuações térmicas sobre a condutividade elétrica das amostras. Foram investigadas duas amostras com graus de desordem diferentes. Para analisar as leis de potência que regem a divergência da condutividade elétrica, nessas mesmas duas amostras, foram usadas a derivada da resistividade em função da temperatura (d=dT ) e a derivada logarítmica da condutividade em relação à temperatura (d(ln)=dT ). Para a amostra extremamente granular, foi observado um regime do expoente u 1:6 0:1, para a configuração J k ab. Para a amostra homogênea, as flutuações acima da temperatura crítica mostraram-se fortemente anisotrópicas: regimes Gaussianos foram observados para a configuração J ab e regimes genuinamente críticos para J k ab. Os dados também evidenciaram uma transição que ocorre em dois estágios, entretanto, não foram identificados regimes em lei de potência na aproximação do estado de resistência nula.

El objetivo de este proyecto es estudiar métodos de inserción de iones en la superficie vitrocerámica comercial. Los iones seleccionados para ser insertados poseerán propiedades luminiscentes y de este modo se estudiará si estos iones mantienen el comportamiento luminiscente en el seno de la vitrocerámica. En el proyecto “Dopado de materiales vitrocerámicos con iones luminiscentes de tierras raras” elaborado por Andrés Escartín se estudió el comportamiento de los iones de holmio, yterbio y de erbio siendo este último con el que mejores resultados se obtuvieron. De este modo, el estudio que se realiza en este proyecto es una continuación del proyecto mencionado y se centra en el erbio y concretamente en el óxido de erbio Er2O3. El Erbio presenta absorción en el rango del ultravioleta y emisión dentro del rango visible. Se procede a estudiar la inclusión del erbio (3+) para ser fundido con la vitrocerámica en forma de óxido de erbio Er2O3.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-16Bitstream added on 2014-06-13T19:29:33Z : No. of bitstreams: 1 ravaro_lp_me_bauru.pdf: 967737 bytes, checksum: 4467c85af230546c2464c3465069b809 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Dióxido de estanho (Sn'O IND. 2') é um semicondutor do tipo n, que é transparente na região do ultravioleta/visível. Possui muitas aplicações como, por exemplo, eletrodos transparentes, sensores de gás, coletores solares e dispositivos eletro-ópticos. Quando dopado com íons terras-raras, Sn'O IND. 2' pode ser utilizado na confecção de dispositivos para comunicação óptica, principalmente na forma de filmes finos. Os íons terras-raras têm grande relevância devido às transições eletrônicas, que vão do ultravioleta ao infravermelho próximo. Outro aspecto importante está ligado às características físico-químicas da suspensão coloidal de onde são depositados os filmes. Filmes obtidos com pH elevado da suspensão apresentam alta resistividade elétrica e baixa cristalinidade em relação aos filmes obtidos com pHs das suspensões ácidas. O nível mais profundo de energia dos defeitos em Sn'O IND. 2' foi alterado da energia de 140eV até 67eV para variação do pHs 11, até 6, de acordo com a avaliação da energia de ativação. Os difratogramas destes filmes indicam aumento de cristalinidade com a diminuição do pH. Xerogéis de Sn'O IND. 2':Er2% com alteração do pH em relação a suspensão neutra apresentaram espectro de emissão mais intenso na região infravermelha para a amostra com pH7 e um pequeno alargamento dos picos de emissão para a amostra com pH4 e mais acentuado para a amostra com pH11, em bom acordo com medidas de Raman. Relatamos também a emissão na região visível de filme fino de Sn'O IND. 2' dopado com 'Er POT. 3+', que é um formato adequado da amostra para confecção de dispositivos. Tin dioxide (Sn'O IND. 2') is an n-type oxide semicondutor, which is transparent in the ultraviolet/visible range. It presents many types of applications, such as transparent electrodes, gas sensors, solar collectors and eletro-optical devices. When doped with rare-earth ions, Sn'O IND. 2' may be used to make optical communication devies, in the thin film configuration. Rare-earth ions have great relevance due to their electronic transitions, covering from ultraviolet to near infrared. Another important characteristic is related to the physical-chemical properties of the starting colloidal suspension to deposit the films. Films obtained with high pH of the suspension presents high electric resistivity and low crystallinity compared to films obtained with acid pH. The deepest energy level of the defects in Sn'O IND. 2' has been changed from the energy of 140 eV to 67 e V when the pH changes from 11 to 6. Diffractograms of these films show increase in the crystallinity with pH decrease. Sn'O IND. 2':Er2% xerogels with modified pH show more intense emission spectra in the infrared for sample with pH 7 and a low broadening of emission peaks for the sample with pH 4 and moer intense for pH 11, suggesting an ideal pH for higher emission samples, in good agreement with Raman shift spectra. We also report emission in the visible range from of an 'Er POT. 3+' -doped thin film, which is a very convenient form for devices fabrication.

En la presente tesis doctoral se tratan soluciones a tres problemas industriales: evaluación de propiedades anticorrosivas, optimización del proceso de pintado por cataforesis, y diseño de imprimaciones orgánicas en polvo aplicables sobre substratos termosensibles: 1. A lo largo de toda la tesis se aborda el desarrollo de una técnica electroquímica acelerada de medida de propiedades anticorrosivas de recubrimientos orgánicos que dé resultados fiables y objetivos en tan solo 24 horas (técnica AC/DC/AC), técnica diseñada para evaluar y formular sistemas así como optimizar condiciones de aplicación y curado. Se realizó un estudio de su viabilidad sobre recubrimientos orgánicos en polvo y cataforéticos.2. Se optimizaron el potencial de aplicación y temperatura de curado de pintado por cataforesis a partir de las propiedades anticorrosivas de los sistemas. 3. Se diseñó una nueva imprimación orgánica en polvo mediante el uso de trifluorometanosulfonatos de lantánido y ácido de Meldrum, consiguiendo una enorme reducción de la temperatura y tiempo de curado respecto a un sistema convencional, manteniendo a su vez buenas propiedades térmicas, mecánicas y anticorrosivas.A lo largo de la tesis doctoral se realizaron estudios de propiedades anticorrosivas (EIS, AC/DC/AC, ensayo cíclico y niebla salina), estudios térmicos (DSC, estudio cinético y TGA), estudios mecánicos (DMTA, tensión-deformación, impacto, rayado y adherencia) y otros secundarios como FT-IR y SEM., García Espallargas, SJ. (2006). Formulación de imprimaciones epoxi en polvo de curado a bajas temperaturas basadas en triflatos de lantánido. Desarrollo de una técnica electroquímica para la evaluación acelerada de la protección anticorrosiva de recubrimientos orgánicos:.. [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/1899.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-28Bitstream added on 2014-06-13T19:40:49Z : No. of bitstreams: 1 morais_ea_dr_bauru.pdf: 1277460 bytes, checksum: 74230ee0501ddb2bea981d37cf21ce82 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Através do processo sol-gel, foi sintetizado o material semicondutor dióxido de estanho ('SNO IND. 2') dopado com as terras-raras 'ER' e 'EU', sendo obtidas amostras na forma de xerogéis (pós) e filmes finos, neste último caso pela técnica de emersão. A introdução das terras-raras provoca desordens estruturais no material e impede o crescimento dos cristalitos, cujo tamanho varia entre 5-20NM, devido a segregação dos terras-raras na superfície das partículas, o que está relacionado a sua baixa solubilidade em 'SNO IND. 2'. A análise das propriedades ópticas mostra emissão eficiente dos íons terras-raras 'ER POT. 3'/' e 'EU POT. 3'/' quando introduzidos nesta matriz. A emissão é confirmada tanto por excitação direta destes íons, como por processos de transferência de energia, tanto correspondente ao bandgap da matriz como a transição 'INTPOT. 2 F IND. 7/2 de íon 'YB POT. 3'/' em amostras codopadas com 'ER POT. 3'/' e 'YB POT. 3'/'. A análise por fotoluminescência permite distinguir terras-raras em sítios substitucionais a 'SN POT. 4'/' ou em centros na superfície das partículas. A investigação das propriedades elétricas mostra um aumento de resistividade de até seis ordens de magnitude em relação a filmes não dopados. Isto está relacionado com o carácter aceitador de íons 'ER POT. 3'/' e 'EU POT. 3'/' em 'SNO IND. 2', que é naturalmente tipo-N, oque acarreta alta compensação de carga e também barreiras de potencial intergranulares que diminuem a mobilidade eletrônica. Foi investidada também a captura de elétrons fotoexcitados por centros de 'ER' e 'EU' termicamente ativados. À medida que se aumenta a temperatura e a concentração de 'ER' e 'EU', maior é a taxa de captura. Do modelo proposto, foram obtidos parâmetros importantes, como de captura devido aos defeitos dominantes. The semiconductor material tin dioxide ('SNO IND. 2') has been produced by the sol-gel process, doped with the rare-earth 'ER' and 'EU'. Samples are obtained in the from of xerogels (powder) and thin films, in this latter case by the dip-coating technique. The incorporation of rare-earth ions promotes structural disorder in the material, which avoids the crystallite growth due to segregation of rare-earth ions to the surface, which is related to the low solubility in the 'SNO IND. 2' matrix. The crystallite size is in the range 5-20NM. Analysis of optical properties shows efficient emission of rare-earth ions 'ER POT. 3'/' and 'EU POT. 3'/', whem introduced in this matrix. This emission is confirmed either by direct excitation of ions, as well as by energy transfer processes, corresponding to the matrix bandgap or to the transition 'INTPOT. 2 F IND. 7/2 of íon 'YB POT. 3'/' ion in samples codoped with 'ER POT. 3'/' and 'YB POT. 3'/'. Photoluminescence spectra allow distinguishing rare-earth ions in substitutional sites of 'SN' and particles surface located centers. Investigation of electrical properties show a resitivity increase up to 6 orders of magnitude compared to undoped films. This behavior is related with the acceptor like character of 'ER POT. 3'/' and 'EU POT. 3'/' in 'SNO IND. 2', which is naturally a N-type material, leading to a high charge compensation degree and also to intergrain potential barriers that decrease the electronic mobility. It has also been investigated the capture of photogenerated electrons by ER' and 'ER' thermally activated centers. When the temperature is raised or the ER' or 'EU' concentratin is increased the capture ratebecomes faster. From a proposed model, some very relevent parameters are obtained, scu as the capture barrier due to the dominating defect.