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Document Type: Dissertação
Title: Estudo do cristal CaSO4 dopado com Eu3+ por campo cristalino e por simulação de defeitos
Authors: Otsuka, André Massao
Issue Date: 4-Feb-2019
Advisor: Santos, Marcos Antonio Couto dos
Resumo : O presente trabalho exibe o estudo teórico do efeito do campo cristalino sobre o íon trivalente de európio dopando o sulfato de cálcio. Os estudos acerca do CaSO4 : Eu3+ são em grande parte realizados devido à sua utilização em dosímetros termoluminescentes por apresentar alta sensibilidade e métodos de preparação simples. Suas propriedades espectroscópicas permitem a análise estrutural do sítio local luminescente e dos níveis de energia que participam das transições radiativas. Do ponto de vista experimental, quatro possibilidades de sítios locais foram relatadas na literatura. Do ponto de vista da simulação, cinco possíveis sítios foram investigados, sendo obtidos através do software GULP. Nosso novo conjunto de potenciais apresenta ser mais apropriado que o conjunto presente na literatura para simular a dopagem com o Eu3+. Considerou-se o modelo da polarizabilidade ionica ao invés da aproximação do íon rígido. A determinação dos sítios decorreu após análise da energia de formação de defeitos. Utilizou-se o Modelo de Recobrimento Simples em conjunto do Método dos Primeiros Vizinhos Equivalentes para as previsões dos níveis Stark através dos parâmetros de campo cristalino. O valor da carga do íon central gEu é previsto pelo Batista-Longo Improved Model e mostrou ser maior que a valência do íon. Nossos cálculos indicaram que o Eu3+ substitui sítios de Ca2+ com vacâncias de Ca2+ como compensadores de carga, havendo também a possibilidade de formação de oxigênios intersticiais. Além disso, após medidas de fuorescência para verifcar a transição 5D0 7F0, o número de linhas exibidas no espectro de emissão levou-nos à sugestão de que o sítio do Eu3+ apresenta simetria local distorcida que pode ser combinação dos grupos pontuais D2 e C2v.
Abstract: This work presents a theoretical study on the e ect of the crystal eld on the trivalent europium ion doping the calcium sulfate. Studies on CaSO4 : Eu3+ are largely done due to its use in thermoluminescent dosimeters because of its high sensitivity and simple preparation methods. Its spectroscopic properties allow the structural analysis of the local luminescent site and the energy levels that participate of the radiative transitions. From the experimental point of view, four possibilities of local sites have been identi ed in related literature. From the simulation point of view, the ve possible sites investigated here were obtained using the GULP software. Our new set of potentials seems to be more appropriate than those published elsewhere to simulate the dopiness of the Eu3+. The model of ionic polarization instead of the rigid-ion approximation was considered. The determination of sites followed post-analysis of defect formation energy. The Simple Overlap Model (SOM) was used together with the Method of Equivalent Nearest Neighbours (MENN) for the predictions of the Stark levels through the crystal eld parameters. The value of the charge of the central ion gEu is predicted by the Batista-Long Improved Model (BLIM) and proved to be greater than the europium ion valence. Our calculations indicated that the Eu3+ replaces sites of Ca2+ with Ca2+ vacancies as charge compensators, and there is also the possibility of formation of interstitial oxygen. In addition, after uorescence measurements to verify the 5D0 7F0 transition, the number of lines exhibited in the emission spectrum has led to the suggestion that the Eu ion occupies a distorted local symmetry which can be a combination of D2 and C2v point groups.
Keywords: CaSO4 : Eu3+
Európio
Sulfato de cálcio
Modelo de recobrimento simples
Método dos primeiros vizinhos equivalentes
Batista-Longo Improved Model (BLIM)
GULP (Software)
Simple overlap model
Method of equivalent nearest neighbours
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Física
Citation: OTSUKA, André Massao. Estudo do cristal CaSO4 dopado com Eu3+ por campo cristalino e por simulação de defeitos. 2019. 75 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/11270
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