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Metadados | Descrição | Idioma |
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Autor(es): dc.contributor | Ribeiro, Evaldo, 1968- | - |
Autor(es): dc.contributor | Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Física | - |
Autor(es): dc.creator | Baganha, César Chiesorin | - |
Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-09-01T12:05:54Z | - |
Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-09-01T12:05:54Z | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2025-01-22 | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2025-01-22 | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2009 | - |
Fonte completa do material: dc.identifier | https://hdl.handle.net/1884/23720 | - |
Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/23720 | - |
Descrição: dc.description | Orientador: Prof. Dr.Evaldo Ribeiro | - |
Descrição: dc.description | Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 26/02/2010 | - |
Descrição: dc.description | Bibliografia: fls. 75-78 | - |
Descrição: dc.description | Resumo: Sistemas nanoestruturados de Si tem sido alvo de intensos estudos e discussões no meio científico devido às suas propriedades eletrônicas e ópticas, as quais produzem luminescência no visível, iferentes das apresentadas pelo Si bulk. O presente trabalho traz considerações a respeito de tal luminescência e visa contribuir com as discussões a respeito de sua origem apresentando um estudo detalhado da emissão luminosa de nanocristais Si obtidos pela técnica de implantação iônica de íons de silício (Si+) em matriz de dióxido de silício (SiO2). Utilizando diferentes técnicas ópticas (fotoluminescência em função da temperatura, fotoluminescência resolvida no tempo e excitação de fotoluminescência), um modelo de confinamento esférico e um modelo semi-empírico proposto por Varshni em 1967 para a variação de gap do Si bulk, comparamos os aspectos observados experimentalmente para as emissões envolvidas na luminescência com o comportamento esperado para recombinações banda-a-banda (estados sob confinamento) do nosso sistema. Para nanocristais de diâmetro iguais de 3 nm (diâmetro obtido por microscopia de transmissão de elétrons para nossa amostra) os modelos teóricos descrevem com razoável precisão a energia de luminescência em função da temperatura observada para a emissão mais intensa em maiores energias do espectro de fotoluminescência a baixas temperaturas e as energias dos estados excitados identificados pela técnica de excitação de luminescência. No entanto para altas temperaturas, a dependência da luminescência com a temperatura parece indicar a presença simultânea de estados de superfície emitindo nessa mesma região do espectro. As demais emissões presentes no espectro de fotoluminescência (emissões com energias menores) parecem seguir o padrão de confinamento quanto à evolução do gap com o tamanho de nanopartícula, porém seus comportamentos com a temperatura não nos levam a uma comprovação de emissão via estados confinados, tampouco via estados de superfície, até o momento. Com isso as emissões nessa região do espectro ainda precisam de uma análise mais profunda e cuidadosa para a comprovação dos mecanismos envolvidos em suas bandas. Os resultados aqui apresentados nos permitem sugerir um modelo de emissão luminosa que é dominado pelos efeitos de confinamento quântico a baixas temperaturas, mas que aponta para um eventual domínio de recombinações através de estados ocalizados para temperaturas altas, próximas e superiores à ambiente. Nossa hipótese é que, para estas nanopartículas obtidas através de implantação iônica, os mecanismos de recombinação por estados onfinados e por estados de superfície coexistem, sendo que a importância de cada um depende crucialmente da temperatura. | - |
Descrição: dc.description | Abstract: It is widely known that silicon nanoparticles present intense light emission at visible and near-infrared regions, very differently from bulk Si. Due to this, Si nanoparticles became a quite attractive research topic on fundamental Physics, as well as excellent candidates for developing fully integrated optoelectronic devices, highly suitable on the light of the well-established Si-based technology available for mass production. Nevertheless, despite this strong technological appeal the light emission mechanism of these nanoparticles is not yet fully understood. The present work aims at shedding new light on this discussion by presenting a detailed investigation on the light emission of Si nanocristals embedded into a SiO2 matrix obtained via ion implantation. We employ different optical techniques (photoluminescence as a function of temperature, timeresolved photoluminescence, and photoluminescence excitation) in order to assess different characteristics of the emission processes of these nanostructures. By comparing the highest (dominant) emission energies with the results of a spherical, quantum confinement potential calculation, it is possible to describe, with reasonable accuracy, the temperature dependence of fundamental photoluminescence peak, as well as the excited state energies identified by excitation photoluminescence. The nanoparticle diameter that better adjusts these experimental data is absolutely consistent with the (measured) average size of our sample. At the same time, the photoluminescence temperature dependence seems to indicate a coexistence of localizes states (surface, defects, impurities tc.) that dominate the emission spectra at high temperatures, while confinement is more efficient at low temperatures. Lower-energy emissions seem to follow the same confinement trend regarding size evolution. However, their temperature dependence does not allow us to state whether confined or localized states are responsible for the light emission at this point. A more careful study is needed in order to identify which mechanism would be responsible for these lower-energy emissions. The results presented in this work lead us to suggest a light emission model that is dominated by quantum confinement effects at lower temperatures, followed by a leading contribution from localized states for higher temperatures, e. g. room temperature and above. Our suggestion is that, for Si nanoparticles obtained via ion implantation, recombination via both confined and surface states coexist, and their relative importance depends critically on temperature. | - |
Formato: dc.format | 78f. : il. [algumas color.], tabs., grafs. | - |
Formato: dc.format | application/pdf | - |
Formato: dc.format | application/pdf | - |
Relação: dc.relation | Disponível em formato digital | - |
Palavras-chave: dc.subject | Luminescencia | - |
Palavras-chave: dc.subject | Silicio | - |
Palavras-chave: dc.subject | Fotoluminescencia | - |
Palavras-chave: dc.subject | Física | - |
Título: dc.title | Considerações sobre a origem da emissão luminosa de Nanocristais de Si em Matriz de SiO2 | - |
Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - Rede Paraná Acervo |
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