Incorporação de tiofosfatos em vidros calcogenetos: estrutura e fenômenos fotoinduzidos

Abstract

Neste trabalho descreve-se o estudo estrutural do sistema binário As2S3-P2S5, e o efeito da incorporação do Ga2S3 na composição vítrea 50As2S3-50P2S5. Para o sistema As2S3-P2S5 foram obtidos vidros com concentrações até 70% P2S5. As temperaturas características dos vidros foram determinadas através de análise térmica diferencial. A investigação estrutural foi realizada utilizando-se as técnicas espectroscópicas de infravermelho, Raman e Ressonância Magnética Nuclear do 31P. A distribuição dos átomos de fósforo na estrutura vítrea foi avaliada através da intensidade da interação dipolar magnética entre núcleos de 31P, obtendo-se valores experimentais do segundo momento M2, utilizando a técnica de spin eco de Hahn. Foram realizadas simulações numéricas de M2 para o sistema As-P-S, considerando três modelos estruturais diferentes de distribuição dos 31P nos vidros: distribuição homogênea, distribuição randômica em uma rede do tipo ZnS e a formação de arranjos moleculares como As2P2S8, P4S9 e P4S10. Através dos experimentos de 31P-MAS, Raman e Infravermelho e dos resultados experimentais e numéricos de M2 obtidos, conclui- se que os vidros são constituídos por unidades S=PS3/2 tetraédricas, encontrando-se principalmente nos arranjos As2P2S8 até 50% de P2S5, acima dessa concentração é evidenciado a presença de unidades moleculares de P4S9 e/ou P4 S10. Para o sistema Ga-As-P-S evidenciou-se através das técnicas espectroscópicas de infravermelho e Raman a diminuição do caráter p da ligação P=S, indicando uma interação com o Ga2S3, resultando na formação de arranjos GaPS4 sobre os arranjos As2P2S8. Esta suposição também foi evidenciada através da diminuição da interação dipolar do 31P-31P. Para aplicação desses vidros, os fenômenos fotoinduzidos foram avaliados nas composições vítreas As2S3 e 80As2S3-20P2S5...

A structural study of the binary system As2S3-P2S5, and the effect of the incorporation of Ga2S3 in 50As2S3-50P2S5 glass are presented in this thesis. Starting from the As2S3 composition glasses, were obtained in the As2S3-P2S5 system for compositions up to 70 mol% P2S5. The characteristic temperatures of the glasses were obtained using differential thermal analysis. Infrared spectroscopy, Raman scattering and 31P Nuclear Magnetic Resonance were used in the structural study. The distribution of P atoms over the glass structure was investigated using a Hahn spin-echo sequence to evaluate the 31P-31P dipolar interactions through the measurement of the second moment M2. Numerical simulations of M2 were carried out assuming three different structural models for the glass: 1-P homogeneously dispersed on the As-S network, 2-P randomly distributed on the As-S network and 3-pseudomolecular As-P-S arrangements (as for example As2P2S8, P4S9 or P4S10). The spectroscopic results lead to the conclusion that the glasses are constituted by tetrahedral (S=PS3/2) units, mainly in As2P2S8 arrangements up to 50% of P2S5. Above this concentration the presence of molecular units of P4S9 and/or P4S10 is evidenced. For the Ga-As-P-S system the reduction of the double bond character (P=S) was deduced from Raman scattering and infrared absorption. The formation of GaPS4 groups on the base As2P2S8 groups was suggested. This assumption also is evidenced from the reduction of the dipole interaction of the 31P-31P. Photoinduced phenomena were evaluated for the As2S3 and 80As2S3-20P2S5 glass compositions. The samples were irradiated by different wavelengths (351, 488 e 514 nm) using a continuous Argon laser (CW), varying the power of irradiation and exposure time. A depression area was observed in the illuminated sample at 351 nm that could be due to either to etching either to vaporization...(Complete abstract click electronic access below)