Síntese e caracterização de materiais do sistema ternário SiO2-ZnO-TiO2 obtido por sol-gel/Pechini - Fógia, Michelly Patrícia Santana de Almeida (2014)
Este trabalho avalia as propriedades estruturais e ópticas do sistema ternário SiO2-ZnO-TiO2 dopado com íons Eu3+ (1% em mol) ou Er3+ (0,2% a 2,0% em mol). As composições xSiO2-([100-x]/2)ZnO-([100-x]/2)TiO2, com x = 40, 50, 60, 70 e 80 foram estudadas. Através de metodologia mista do processo sol-gel com o método Pechini foi possível obter sóis estáveis e transparentes, géis homogêneos, pós tratados termicamente de 100ºC a 1100°C e filmes finos transparentes e sem trincas. Filmes finos multicamadas foram depositados sobre substratos de sílica usando “spin coating” e calcinados a 500°C, seguido de um tratamento térmico entre 700°C e 1000°C. Por fotoluminescência foram observadas as transições de emissão características de íons Er3+ e Eu3+. A caracterização por difração de raios X dos pós mostrou que a cristalização tem início a partir de 800°C, com uma mistura de fases de titanatos de zinco (ZnTiO3, Zn2TiO4) e segregação de titânio rutilo (TiO2). Em composições com menores proporções de sílica (x= 40 ou 50) também ocorreu a formação de silicato de zinco (Zn2SiO4) em temperaturas mais elevadas. Os espectros de transmissão dos filmes apresentaram transmitância superior a 80%. Os valores de “band gap” óptico, o tempo de vida, as razões R/O e o índice de refração são dependentes do tratamento térmico e da composição dos pós. Usando o método da envoltória, pôde-se calcular o índice de refração a 632,8 nm e a espessura dos filmes finos, sendo que esta também foi estimada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia m-Line. A emissão fotoluminescente dos íons Eu3+ tem maior intensidade nos pós tratados à 800°C e nos filmes tratados à 700°C, sob excitação a 394 nm. Nestas temperaturas o sistema permanece predominantemente amorfo. A emissão fotoluminescente dos íons Er3+ foi mais intensa para os pós tratados a 1100°C, sob excitação a 980 nm, devido à eliminação de grupos OH supressores das emissões de Er3+. Nos filmes a maior intensidade se deu à temperatura de 700°C, sob excitação a 378 nm. Os filmes apresentaram apenas um modo guiado, sendo o mais apropriado para uso como guia de onda e os pós são indicados como fósforos podendo ser aplicados em “displays".