00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Tese
Título: Investigação das propriedades magnéticas, ópticas, térmicas e estruturais de nanocristais de SnTe e Sb2 S3 dopados com Mn2+ crescidos no sistema vítreo SNAB: SiO2-Na2CO3-Al2O3-B2O3
Autor(es): Vasconcelos, Carlos Alberto Alves de
Primeiro Orientador: Dantas, Noelio Oliveira
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Guimarães, Éder Vinícius
metadata.dc.contributor.referee1: Nascimento, Tiago Homero Mariz do
metadata.dc.contributor.referee2: Moura, André de Lima
metadata.dc.contributor.referee3: Silva, Alessandra dos Santos
metadata.dc.contributor.referee4: Santos, Marcos Antônio Couto dos
Resumo: A busca por elementos abundantes na terra e não tóxicos são essenciais para a fabricação de dispositivos ópticos sustentáveis. Neste contexto, nanocristais (NCs) semicondutores magnéticos diluídos (SMD) de SnTe/Sb2S3 dopados com concentração xMn embebidos em vidro hospedeiro foram sintetizados, pelo método de fusão. A análise térmica diferencial mostra evidências do pico de cristalização da fase Sb2S3 e alterações nas temperaturas de transição vítrea e de cristalização do vidro hospedeiro com a presença de NCs Sb2S3 dopados com xMn. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão evidenciaram formação de NCs SnTe/Sb2S3 dopados com concentração xMn com tamanho crescente (2,1 à 3,8nm) paraNCs Sb2S3, em função da concentração (x = 0,00 à 0,40), bem como, a formação de pontos quânticos (PQs) de SnTe com tamanho médio de 5 nm, respectivamente. O padrão de difração de raios X e a difração de elétrons de área selecionada (DEAS) evidenciaram a estrutura cristalina de PQs de SnTe e de NCs Sb2S3, respectivamente. Análises de espectroscopia de energia dispersiva de raios X sugere os elementos precursores S, Sb e Mn dos NCs SMD de Sb2S3, bem como, Sn, Mn e Te dos PQs SMD de SnTe. Medidas de microscopia de força atômica e magnética mostraram os padrões de contraste magnético, provenientes da incorporação do íon Mn na estrutura do Sb2S3. O Espectro de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) confirma a presença dos íons Mn 2+ (3d 5) localizados no campo cristalino dos semicondutores SnTe/Sb2S3, devido as seis transições hiperfinas, além do mais, espectros de RPE indicaram a incorporação de íons de Mn 2+ no núcleo e na superfície da rede cristalina de PQs de SnTe. O redshift (deslocamento para o vermelho) do modo vibracional Raman( 1Ag),com a crescente concentração xMn, dá fortes evidências da presença de íons Mn2+ em vacâncias de enxofre (VS) na célula unitária do Sb2S3, bem como, o blueshift (deslocamento para o azul) nos modos vibracionais A1 e ETO dão evidências da presença de íons de Mn2+ em sítios da célula unitária cúbica de PQs de SnTe. Medidas de espectroscopia de absorção óptica e fotoluminescência (FL) para NCs Sb2S3 dopados com xMn mostram o redshift sutil sintonizável do band gap e a recombinação excitônica na região verde-vermelho, como aumento da concentração x. A FL confirma que os íons Mn 2+ dopantes preenchem VS2 que são dominantes no Sb2S3. Portanto, a posição dos estados de energia após crescente concentração de íons dopantes Mn 2+ dá origem a um melhor discernimento da luminescência para um futuro cenário de pesquisas e aplicações nanotecnológicas que envolvam NCs SMD sustentáveis.
Abstract: The search for earth-abundant and non-toxic elements is essential for the manufactureofsustainable optical devices. In this context, dilute magnetic semiconductor (DMS)nanocrystals (NCs) xMn-doped SnTe/Sb2S3 embedded in host glass were synthesizedbythefusion method. Differential Thermal Analysis shows evidence of Sb2S3 phase crystallization peak and changes in glass transition and crystallization temperatures of the host glass with the presence of xMndoped Sb2S3 NCs. Transmission electron microscopy images show the formation of xMn-doped Sb2S3 NCs with increasing size (2.1 to 3.8 nm) as a function of concentration (x = 0.00 to 0.40), as well as the formation of SnTe Quantum Dots (QDs) with an average size of 5 nm, respectively. X-ray diffraction measurements reinforced the evidence for the orthorhombic structure of xMn-doped Sb2S3 NCs embedded in glass and pattern observed in electron diffraction from selected area confirms the SnTe semiconductor crystal nature. Energy dispersive X-ray spectroscopy analyzes confirm the S, Sb and Mn precursor elements of DMS NCs as well as the Sn, Te and Mn precursor elements. Atomic and magnetic force microscopy measurements show the magnetic contrast patterns resulting from the incorporation of Mn atoms into the structure of Sb2S3. The electronic paramagnetic resonance spectrum (EPR) confirms the presence of Mn 2+ ions (3d 5) located in the crystalfield of the SnTe and Sb2S3 semiconductors due to six hyperfine transitions. The redshift of the Raman vibrational mode (1Ag) with increasing xMn concentration gives strong evidence for the presence of Mn 2+ ions in sulfur vacancies (VS) in the Sb2S3 unit cell. Optical absorption and photoluminescence (PL) spectroscopy measurements for xMn-dopedSb2S3NCs show the subtle tunable redshift of the band gap and excitonic recombinationinthegreen-red region, with increasing x concentration. PL confirms that dopant Mn 2+ ions fill VS2that are dominant in Sb2S3. Therefore, the position of the energy states after the increasing concentration of Mn 2+ dopant ions gives rise to a luminescence insight for a future scenario of research and applications involving sustainable DMS NCs.
Palavras-chave: Física
Luminescência
Vidro
Espectroscopia
Nanocristais
Dopant Mn 2+
SnTe/Sb2S3 NCs
Luminescence
glass
spectroscopy
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: VASCONCELOS, Carlos Alberto Alves de. Investigação das propriedades magnéticas, ópticas, térmicas e estruturais de nanocristais de SnTe e Sb2 S3 dopados com Mn2+ crescidos no sistema vítreo SNAB: SiO2-Na2CO3-Al2O3-B2O3. 2025. 89 f. Tese (Doutorado em Física) – Instituto de Física, Programa de Pós Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16881
Data do documento: 22-ago-2024
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