Relación estructura-propiedades y estudios espectroscópicos de vidrios de óxido BaO-B2O3 que contienen ZnO para aplicaciones ópticas

En el presente trabajo se prepararon muestras de vidrios de óxido de borato de bario que contienen diferentes proporciones molares de ZnO, utilizando la técnica convencional de melt-quenching. Los estudios de difracción de rayos X confirmaron la naturaleza amorfa de los materiales estudiados. El análisis estructural utilizando FT-Infrared confirmó la incorporación del átomo de Zn en la matriz del vidrio como una unidad de ZnO4 y la existencia de ZnO en los sitios intersticiales tetraédricos. Las imágenes TEM de los materiales estudiados muestran que el tamaño promedio de partícula es de aproximadamente 20nm y las unidades estructurales de ZnO4 residen en la matriz de vidrio con alta homogeneidad. Los estudios de densidad y volumen molar manifestaron un aumento de la densidad con el incremento de la cantidad de ZnO y una posterior disminución del volumen molar. Los estudios de absorción de UV mostraron un corrimiento al azul en el pico de absorción de 343 a 315nm. Además, un comportamiento reversible observado alrededor de 338nm divide el rango de absorción en regiones de alta y baja energía. En la región de alta energía, tanto la absorbancia como el coeficiente de absorción y el índice de refracción aumentaron con el incremento del contenido de ZnO. En la región de baja energía, este comportamiento se revirtió, y los valores calculados del índice de refracción coincidieron con los datos experimentales en esta región. Los estudios de parámetros dieléctricos mostraron un proceso de relajación tipo Debye en el que el aumento del contenido de ZnO acorta el tiempo de relajación de la muestra. Nuestros resultados, en conjunto, recomiendan los materiales estudiados para varias aplicaciones de dispositivos optoelectrónicos, como filtros ópticos de alta energía, interruptores ópticos y convertidores de frecuencia.

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