Study of the Effects of Adding Zn2 + Ions and Rare Earths - on Dielectric Properties and Luminescence Matrix Lanbo4 Ceramics

With the rapid growth of wireless technologies, the telecommunications industry has constantly searching materials having excellent dielectric characteristics to be based on new devices. Due to this ever increasing demand, research for new and improved ceramic materials have occupied prominent place in the interest of the scientific community worldwide. The use of ceramic materials in search of fluorescent materials also has received attention, since such materials have several applications, such as lasers; light emitting diode (LED); as a source of light sensors; optical data storage and even in the medical field. In this work were studied the properties of LaNbO4 (LNO) matrix modified by adding of ZnO and also by doping with rare-earth ions erbium; ytterbium and thulium. The pure and doped LaNO4 samples were obtained by solid state reaction method using oxide precursor followed by heat treatment, while samples with ZnO was obtained by adding of determined quantity of latter on the LNO. The results of x-ray diffraction and Raman spectroscopy confirmed the formation of the ceramic phase LNO and the values of the dielectric properties obtained of this material were close to the values of the literature. The numerical simulation realized for LNO presented good gain value and a high efficiency, showing that this material can act as a DRA. About the addition of zinc, the x-ray diffraction showed that practically not occured significant changes in the diffraction pattern of LNO phase, being that regarding the dielectric properties was observed that the addition caused increase in the values of the permittivity and loss tangent nonlinearly with the increasing of the concentration of zinc. In the systems containing rare-earth ions the X-ray diffraction and Raman spectroscopy indicated that the dopant ions entered on the crystalline lattice of LNO phase. In the fluorescence were observed bands in the green and red region for the system with Er3+ and Yb3+ , concerning the transitions between the 4f orbitals of Er3+ . While for the system with Er3+ , Yb3+ and Tm3+ were observed bands in the ultraviolet region; blue; green; red and infrared originated of transitions that occur in the 4f orbitals of Er3 + and in the 4f orbitals of Tm3+.Com o rápido crescimento de tecnologias sem fio, a indústria de telecomunicações tem buscado constantemente materiais que possuam excelentes características dielétricas para ser à base de novos dispositivos. Devido a essa demanda sempre crescente, pesquisas em busca de novos e melhores materiais cerâmicos têm ocupado cada vez mais lugar de destaque no interesse da comunidade científica mundial. O uso de materiais cerâmicos em busca de materiais fluorescentes também vem recebendo destaque, já que materiais desse tipo apresentam diversas aplicações, tais como lasers; diodo emissor de luz (LED); como fonte de luz sensores; estocagem de dados óticos e até mesmo na área médica. Neste trabalho foram estudados as propriedades da matriz cerâmica LaNbO4 (LNO) modificada pela adição de ZnO e também pela dopagem com íons terras-raras érbio; itérbio e túlio. As amostras de LNO e dopadas foram obtidas através do método reacional do estado sólido utilizando óxidos precursores seguido de tratamento térmico, enquanto as amostras com ZnO foram obtidas através da adição de determinada quantidade de massa deste sobre o LNO. Os resultados de difração de Raios-X e espectroscopia Raman confirmaram a obtenção da fase cerâmica LNO e os valores das propriedades dielétricas desse material foram próximos da literatura. A simulação numérica realizada para o LNO apresentou bom valor de ganho e alta eficiência, mostrando que esse material pode atuar como DRA. Quanto à adição de ZnO, a difração de Raios-X mostrou que praticamente não houve mudanças no padrão de difração da fase LNO. Já com relação às propriedades dielétricas foi observado que essa adição causou aumento nos valores de permissividade e tangente de perda de forma não linear com o aumento da concentração de zinco. Nos sistemas contendo íons terras-raras a difração Raios-X e espectroscopia Raman indicaram que os íons dopantes entraram na estrutura cristalina da fase LNO. Na fluorescência foram observadas bandas na região do verde e vermelho para as amostras com Er3+ e Yb3+, referentes às transições dos orbitais 4f do Er3+. Enquanto que para o sistema com Er3+, Yb3+ e Tm3+ foram observadas bandas nas regiões do ultra-violeta; azul; verde; vermelho e infravermelho originadas das transições dos orbitais 4f do Er3+ e 4f do Tm3+