Photoluminescence of nanostructured PbTiO3 processed by high-energy mechanical milling

Abstract

This letter reports on a process to prepare nanostructured PbTiO3 (PT) at room temperature with photoluminescence (PL) emission in the visible range. This process is based on the high-energy mechanical milling of ultrafine PbTiO3 powder. The results suggest that high-energy mechanical milling modifies the particle’s structure, resulting in localized states in an interfacial region between the crystalline PT and the amorphous PT. These localized states are believed to be responsible for the PL obtained with short milling times. When long milling times are employed, the amorphous phase that is formed causes PL behavior. An alternative method to process nanostructured wide-band-gap semiconductors with active optical properties such as PL is described in this letter.

Intense blue and green photoluminescence emissions at room temperature in barium zirconate powders

“…This characteristic property is practically observed for all self-activated ABO 3 perovskites titanates [4]. The origin of green luminescence has been explained and discussed in many papers by different mechanisms, including self-trapped excitons [5], recombination of electron and hole polarons, charge transfer vibronic exciton [6], donor-acceptor recombination [7], transitions in MeO 6 complexes [8] and structurally disordered titanates [9][10][11]. However, few investigations on this phenomenon in zirconates have been reported [12][13][14][15][16].…”

Room-temperature photoluminescence ofBaTiO3: Joint experimental and theoretical study

“…2,9,10 Our group reported intense visible PL at room temperature in ATiO 3 powders and thin-film compounds ͑where A = Pb, Ca, Sr, and Ba͒, independently of the size of the grains, but depending on the rate of crystalline disorder existing in the compounds, opening up an interesting field of research for this class of materials. [11][12][13][14] In this paper, we present measurements of broad PL band at room temperature as a function of heat treatment of BaTiO 3 powder prepared by the polymeric precursor method. 15,16 This process offers advantages over other synthesis techniques such as low cost, good compositional homogeneity, high purity, low processing temperatures, and the ability to coat large substrate areas.…”

Nanocompósitos cerâmicos a partir do processo de moagem mecânica de alta energia

“…Estes processos têm sido usados com sucesso na preparação de metais e ligas nanoestruturados, 2 bem como no processamento de materiais cerâmicos. 13,18 No processo de moagem mecânica de alta energia, apesar da importância do atrito mecânico, o principal mecanismo está muito relacionado com a colisão das esferas com o pó processado. 19,20 …”

“…[1][2][3][4] Em princípio, qualquer método capaz de produzir partículas muito finas pode ser usado para obter materiais nanoestruturados. Os seguintes métodos têm sido utilizados para a produção de materiais nanoestruturados: consolidação de partículas ultrafinas sinterizadas por redução química; 5,6 cristalização de uma fase amorfa; 7,8 compactação de pós ultrafinos obtidos por reação/ condensação em fase gasosa; 9,10 consolidação de partículas ultrafinas produzidas por evaporação; 11,12 consolidação de partículas por reação de estado sólido em moagem com reação; 13,14 consolidação de partículas ultrafinas produzidas por diferentes métodos de precipitação química (incluindo os métodos de sol-gel). 15,16 Além destes processos, os métodos mais comuns para produção de materiais nanoestruturados, descritos na literatura, 17 estão apresentados na Tabela 1.…”

“…O termo moagem de alta energia (high energy ball-milling) é genérico, o qual pode designar vários processos como, 2,13 por exemplo, processo de elaboração mecânica de ligas (mechanical alloying), quando envolve mistura de pós elementares; moagem convencional ou cominuição/amorfização mecânica (mechanical milling), quando envolve elementos puros ou compostos e, moagem com reação (mechanochemical), quando envolve misturas reativas. Apesar das diferentes características de cada processo, todos são ativados mecanicamente em contraste aos processos convencionais que são termicamente ativados.…”