Engineering of semiconductor nanocrystals and metal Ions in amorphous materials - Mada, Radha (2021)
Nanocristais semicondutores (NCs), íons metálicos contidos em materiais à base de vidro, podem ter aplicações em projetos de engenharia e resolver muitos problemas tecnológicos. Composições de vidro à base de P2O5 constituem uma classe importante de materiais para diversas aplicações, especialmente para aplicações de laser de alta potência. Recentemente, a produção de materiais de vidro fosfato à base de NCs semicondutores tem se mostrado de fundamental importância para aplicações em várias áreas tais como, fotovoltaica, LEDs, lasers e spintrônica. Os principais desafios são a inserção intencional de dopantes nos NCs semicondutores de forma a expandir suas funcionalidades intrínsecas e a incorporação de NCs em hospedeiros livres de hidroxila e espécies orgânicas para estabilizar e integrar seus desempenhos. Por outro lado, o índice de refração pequeno dos vidros fosfato pode ser ajustado pela adição de TeO2 que possui alto índice de refração, permitindo assim o controle da dispersão cromática que é útil para projetos de materiais fotônicos. O foco da tese é a caracterização de semicondutores ZnNiTe crescidos em materiais vitro-cerâmicos transparentes a base de fosfato e o efeito de TeO2 em vidro fosfatos dopados com Nd3+ para aplicações optoeletrônicas e de lasers de estado sólido. As características estruturais desses materiais foram determinadas por técnicas espectroscópicas de XRD, FT-IR e Raman. As propriedades ópticas foram caracterizadas pelo uso de técnicas espectroscópicas de absorção de UV-Vis-NIR e fluorescência. Os resultados foram usados para estimar parâmetros de interação de cristal, estado de coordenação de íons Ni2+, parâmetros de Judd-Ofelt para íons Nd3+ e propriedades radiativas de íons metálicos em vidros. A difusividade térmica (D) e a condutividade térmica (K) dos NCs de ZnNiTe em vidros foram determinadas pelas técnicas de lente térmica (TL) e de relaxamento térmico (TR). Os resultados revelaram que os comportamentos de D e K nas amostras estudadas são semelhantes. As propriedades ópticas não lineares de NCs de ZnNiTe em vidros também foram estudadas usando a técnica de Z-scan. A propriedade de refração não linear foi observada apenas em amostras contendo 5% de Ni. Outras amostras, contendo de 1,0% a 10% de Ni apresentaram natureza de absorção não linear. Isto sugere que o coeficiente de absorção, não muda significativamente em função do comprimento de onda, mas sim devido ao aumento da concentração de Ni, efeitos de confinamento eletrônico e processos de absorção de dois fótons (TPA).