Abstract This study processed and characterized the biphasic ceramics Na2Ti3O7/Na2Ti6O13 that were obtained from semi-crystalline nanoparticles synthesized using sonochemical methods. Structural characterization techniques, such as X-ray diffraction and Raman spectroscopy, were used to identify the crystalline phases present. The Rietveld refinement revealed, among other structural parameters, the presence of two crystalline phases in compositions of 55.90% and 44.10% for sodium hexatitanate and trititanate, respectively. Via Raman spectroscopy, the presence of the main vibrational modes that correspond to the phases present in biphasic ceramics was confirmed. Finally, by using complex impedance spectroscopy, a decrease in the electrical resistance of both the grain (106 Ω-104 Ω) and its boundary (108 Ω -105 Ω) under increasing temperature was identified.

A grande maioria dos estudos fotoluminescentes foram realizados com materiais cristalinos, cuja emissão ocorre em temperaturas criogênicas, limitando a aplicação destes materiais. Por sua vez, determinados sólidos com alta densidade de defeitos (amorfos), como titanatos, tungstatos, zirconatos, entre outros, apresentam fotoluminescência à temperatura ambiente, semelhante à do silício amorfo. Essa descoberta levou à necessidade de se desenvolver novos modelos para explicar o comportamento desses materiais, mais adequados ao estudo desses materiais. Esta revisão tem como objetivo explicar os resultados de fotoluminescência, utilizando uma abordagem teórico-experimental, com base nas recentes pesquisas desta propriedade em óxidos amorfos.

The majority of the studies about photoluminescence had been carried out with crystalline materials, whose emission occurs at cryogenic temperatures, limiting the application of these materials. In turn, some amorphous solids, as titanates, tungstates, zirconates, among others, present photoluminescence at room temperature, seemed with silicon. This discovery led to the necessity of developing new models to explain the behavior of these materials. This revision intends to elucidate the results on photoluminescence, using a theoretical-experimental treatment, on the basis of the recent researches of this property in amorphous oxides.

Discutiu-se a fotoluminescência para o tungstato de cálcio amorfo, observada à temperatura ambiente. Verificou-se que há concordância entre os resultados experimentais e teóricos. Neste trabalho foram simuladas as estruturas cristalinas e amorfas do tungstato de cálcio (CaWO4), comparando-se as respectivas estruturas eletrônicas. Os resultados dos cálculos teóricos indicam a formação de novos níveis de energia na banda de valência e de condução do amorfo. Estes níveis eletrônicos extras são os responsáveis pela formação da cauda na curva do espectro de absorção. Correspondentemente, medidas experimentais de absorção óptica mostraram a presença da cauda, com relação ao espectro do cristalino. Desta forma, pode-se interpretar a formação da cauda, como sendo associada aos defeitos promovidos na estrutura desordenada do material amorfo.

We discuss the nature of visible photoluminescence at room temperature in amorphous calcium tungstate taking into account the results of recent experimental and quantum mechanical theoretical studies. Our investigation of the electronic structure involved the use of first-principle molecular calculations to simulate the variation of the electronic structure in the calcium tungstate crystalline phase, which is known to have a direct band gap, and we also made an in-depth examination of amorphous calcium tungstate. The results of our theoretical calculations of amorphous calcium tungstate indicate that the formation of threefold coordination in the amorphous system may introduce delocalized electronic levels in the HOMO (highest occupied molecular orbital) and the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital). These delocalized electronics levels are related to the formation of a tail in the absorbency spectrum curve. The results indicate that amorphous calcium tungstate has the conduction band near the band gap dominated by Ca states contribution. Experimental optical absorption measurements showed the presence of a tail. These results are interpreted by the nature of these exponential optical edges and tails, associated with defects promoted by the disordered structure of the amorphous material. We associate them with delocalized states in the band gap.

Realizou-se um estudo teórico-experimental sobre as estruturas cristalina e amorfa de niobato de lítio, para verificar a influência dos defeitos sobre as propriedades ópticas desse semicondutor. Filmes finos cristalinos de LiNbO3 (c-LN) e amorfo (a-LN) foram preparados pelo método dos precursores poliméricos, sendo caracterizados por difração de raios X e microscopia de força atômica. As propriedades ópticas foram estudadas por UV-Visível e espectroscopia Raman. Em particular, o filme amorfo apresentou luminescência, cuja posição do pico varia de acordo com o comprimento de onda de excitação. A diferença de energia entre os níveis HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) e LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) revela que o gap de banda da fase cristalina é maior que aquele exibido pela fase amorfa, em acordo com os dados experimentais de UV-visível. Observou-se o surgimento de novos níveis eletrônicos na região do gap de banda na estrutura amorfa, este fato pode explicar as propriedades ópticas particulares observadas sobre o filme amorfo.

A study of the crystalline and amorphous structures of lithium niobate (LN) semiconductor was carried out to verify the influence of defects on the optical properties. Crystalline c-LN and amorphous a-LN thin films were prepared by the polymeric precursor method and characterized by Atomic Force Microscopy. Ultraviolet-Visible (UV-VIS) and Raman Spectroscopy were the studied optical properties. The amorphous film showed luminescence with a peak position dependent on the excitation wavelength. The energy difference between the Highest Occupied Molecular Orbital and the Lowest Unoccupied Molecular Orbital levels reveals that the band gap of the crystalline phase is larger than that exhibited by the amorphous phase, in agreement with the UV-VIS data. New electronic levels were observed in the band gap of the amorphous structure and could explain the optical properties observed in the amorphous film.

Filmes finos de PbTiO3 dopados com 27% de lantânio, depositados em substratros MgO (100), foram preparados pelo método dos precursores poliméricos (Pechini). As resinas, das quais são obtidos os filmes, ao término do processo apresentam pH entre 2-3. Este fato promove o aparecimento de cristais de citrato de Pb (favorecido pelo meio ácido). Para evitar tal problema, o pH da resina foi mantido entre 7-8 pela adição de hidróxido de amônio. O surgimento de regiões mais ricas em chumbo pode ser visto por intermédio de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e confirmada pela análise de EDS. A Microscopia de Força Atômica (MFA) também foi utilizada na observação da superfície dos filmes.

Thin films of PbTiO3 doped with 27% of lanthanum, deposited in MgO (100) substrates, were prepared by the Pechini method. The thin films present pH between 2 and 3 at the end of the process, with the appearance of crystals of Pb citrate due to the acid medium. To avoid this problem, the pH of the resin was kept between 7 and 8 by addition of ammonium hydroxide. The appearance of lead rich areas can be seen by Scanning Electron Microscopy (SEM) and confirmed by EDX analysis. Atomic Force Microscopy (AFM) observation was also carried out on the film surface.