Síntese de PZT puro, dopado com níquel e tungstênio, com propriedades fotoluminescentes à temperatura ambiente

Abstract

Neste trabalho, são apresentadas as condições de otimização da decomposição térmica do PZT puro e dopado com níquel e tungstênio, nas concentrações de 2, 4, 6 e 8% molar do dopante, para a obtenção de amostras com baixo teor de matéria orgânica visando à caracterização da propriedade fotoluminescente à temperatura ambiente. Os resultados experimentais da análise térmica mostraram que a condição para a obtenção das amostras amorfas com baixo teor de matéria orgânica está relacionada diretamente com o ordenamento estrutural da estrutura perovsquita. Este fato é devido à estabilidade do grupo carboxílico residual proveniente do processo de síntese, o Pechini. Os resultados de espectroscopia UV visível apresentados corroboram os dados de difratrometria de Raios X quanto à desordem estrutural do sistema amorfo. Os dados de espectroscopia UV visível foram utilizados também para o cálculo do “gap” óptico e energia de multifônons, onde os resultados sugerem a criação de novos estados intermediários dentro da zona proibida, quando a amostra se encontra em alto grau de desordem estrutural relativamente a amostra cristalina. Estes novos estados são responsáveis pela propriedade fotoluminescente observada à temperatura ambiente. Resultados experimentais sugerem que a propriedade fotoluminescente à temperatura ambiente depende somente da desordem estrutural, isto devido ao fato da propriedade fotoluminescente ter sido observada também em amostras amorfizadas mecanicamente, através de moinho de alta energia. Em adição, a análise da cinética do decaimento radiativo do estado excitado apresentada, forneceu o parâmetro característico do tempo de vida da mesma ordem de grandeza para ambas as amostras provenientes das rotas de decomposição térmica e amorfização mecânica...

In this research, it is showed the best conditions of thermal decomposition of the pure and doped PZT with nickel and tungsten at the concentration of 2, 4, 6 and 8% molar necessary to obtain powders samples with lower amount of the organic matter, aiming the photoluminescent characterization at room temperature. The experimental results obtained for thermal analysis showed that the condition to obtaining amorphous samples with lower amount of the organic matter is directly related with structural order of the perovskite structure. This fact is due the stability of the carboxyllic residual group which is a result of the synthesizing process, the Pechini. The results of the UV visible spectroscopy presented were confirmed by the X ray difratrometry datas in relation to the structural disorder of the amorphous system. The optical gap and multiphonons energy were also determineted by using the UV visible data where the results suggest the creation of new intermediate states within the forbidden band when the sample is a higher structural disorder relativelly at the crystalline phase. Theses new states are responsible for photoluminescent properties at room temperature. Experimental results suggest that the photoluminescent properties at room temperature depend only on the structural disorder, this due the photoluminescent at room temperature has been observed also in the samples that were mechanically amorphized by high milling ball method. In addition, the radiative decay profile of the excited state presented gave the characteristic parameter of the lifetime of the same order for both samples from the thermal decomposition and mechanical amorphization routes. It was also investigated the proposal of the two lifetime, a faster one and slower one, associated to each emissor center through the time-resolved spectroscopy.