Luminescência em vidros aluminoboratos debário na presença de processos inibidores

• Main Author: Nery, Sheila Maria Del
• Other Authors: Pontuschka, Walter Maigon
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 1990
• Subjects: Condensed matter; Luminescence; Luminescência; Matéria condensada
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43133/tde-27022014-145056/

O abafamento da luminescência em materiais contendo impureza de ferro é um fenômeno que ainda merece ser cuidadosamente investigado para que se possa chegar a uma descrição detalhada dos processos envolvidos. A matriz hospedeira escolhida para a realização deste trabalho foi o vidro 20 Al IND 2 o IND 3 ; 50 B IND 2 o IND 3 ; 30 BaO (mol%), do qual foram preparadas amostras às quais foram adicionadas quantidades variando de 10 POT -3 a 0,8 at% de Fe. A razão desta escolha prende-se ao fato de que a cinética de recombinação entre o centro de elétron do boro (BEC) e o centro de lacuna do boro e oxigênio (BOHC) em vidros boratos irradiados com raio-X a 77 K, responsável por uma intensa luminescência azul, já se conhece em detalhe através de resultados recentes de ressonância paramagnética eletrônica (RPE). A partir destes dados foi identificado cada um dos centros envolvidos na reação e foi possível acompanhar detalhadamente a cinética dos respectivos decaimentos térmicos. Com o apoio destas informações, os dados de termoluminescência (TL) deste trabalho puderam ser interpretados com maior segurança. Um arranjo experimental foi especialmente construído para a realização de medidas de TL na faixa de temperaturas entre 77 e 300 K. As medidas mostraram uma queda exponencial da TL em função da concentração de Fe. A supressão total da luminescência foi obtida para amostras contendo -0,1 at% de Fe. A energia de ativação média para a despopulação térmica do BEC foi obtida pelo método da rampa inicial da TL, resultando Ea = (0,22 ± 0,05) eV. Com base nos resultados de TL e RPE, apoiados pela teoria recente sobre o mecanismo de transições não radiativas, um modelo foi proposto para explicar o processo segundo o qual um íon Fe POT 3+ impede a ocorrência de processos radiativos de recombinação elétron-lacuna em um raio de ação que chega a 25 Å. Um elétron termicamente liberado do BEC, quando se aproxima do íon Fe3+ dentro do referido raio de ação, é capturado por um nível antiligante, fortemente deslocalizado, do orbital molecular de Fe3+ e oxigênio, sendo que o íon metálico ocupa a posição substitucional de um boro tetracoordenado. Imediatamente após a captura, ocorre um violento processo local de emissão de múltiplos fônons provocando o fenômeno da captura coerente de lacuna formando um éxciton, que rapidamente entra em colapso com nova emissão de fônons, provocando, assim, a recombinação elétron-lacuna sem irradiação luminescente. === The quenching of luminescence which occurs in materials containing iron impurity is yet a phenomenon worthy to be investigated towards a detailed description of the involved processes. The host matrix chosen was the 20 Al2 O3; 50 B2 O3; 30 Ba0 (mole%) glass, being the samples prepared containing varying amounts of Fe ranging from 10-3 to 0.8 at%. The reason of this particular choice is justified on the basis of detailed knowledge acquired from recent results of electron paramagnetic resonance (EPR), about the recombination kinetics of the boron electron center (BEC) and the boron-oxygen hole center (BOHC) in borate glasses X-irradiated at 77 K, responsible for an intense blue luminescence. From these data was identified each one of the centers involved in the reaction and it was possible to follow in detail the respective decay kinetics. With the support of these informations, the thermoluminescence (TL) data of this work could be better explained. An experimental array was specially built in order to carry out the TL measurements in the range of temperatures between 77 and 300 K. The measurements exhibited an exponencial decrease of the TL intensity in function of the Fe concentration. The total killing effect of the luminescence was obtained for samples containing -0.1 at% of Fe. The mean activation energy of the electron untrapping from the BEC was obtained with the TL initial-slope method, giving Ea = (0.22 ± 0.05) eV. On the basis on TL and EPR results and the support of recent theories about non-radiative transition mechanism, a model was proposed in order to explain the process involved when a Fe3+ ion prevents the occurrence of radiative electron-hole recombinations inside a volume of radius less than 25 K. A thermally released electron of BEC, when reaches the neighborhood of a Fe3+ ion inisde its radius of action, is trapped by an antibonding energy level, strongly delocalized, of the molecular orbital of Fe3+ and oxygen, where the metallic ion occupies the substitutional position of a tetra-coordinated boron. Immediately after the trapping, there occurs a violent local process of multiphonon emission giving rise to the phenomenon of the coherent hole capture creating an exciton, which collapses rapidly with a new emission of phonos, resulting therefore, in the electron-hole recombination without luminescent irradiation.