Análise pelo método de Rietveld dos fluoretos LiSrAlFsub(6) e LiCaAlFsub(6), puros e dopados, em diferentes temperaturas

Abstract

Monocristais de hexafluoreto de litio, estrôncio e alumínio, dopados com cr3+ (Cr:LiSrAlF6), têm despertado bastante interesse devido ao seu grande potencial para a utilização como cristais laser ativos [1]. A utilização em sistemas laser totalmente de estado sólido, visando a geração de pulsos ultra curtos, vem sendo amplamente pesquisada através de numerosos tipos de arquiteturas laser. A ampla largura de banda do espectro de emissão (780 a 990 nanometros) nesta matriz, viabilizou o desenvolvimento de lasers sintonizáveis, em uma larga regido espectral, com bombeamento por lâmpadas “flash” e, também, por diodos semicondutores de alta potência. A matriz Cr:LiCaAlF6, isoestrutural ao Cr:LiSrAlF6, também tem sido estudada como meio laser ativo. De forma análoga, estas matrizes codopadas com Ce3+ e Na1+, apresentaram ótimo potencial para o desenvolvimento de lasers totalmente de estado sólido na regido do ultravioleta. Os cristais de LiSrAlFs6 e LiCaAlF6, pertencem à família colquerita [2,3], e cristalizam no grupo espacial trigonal P-31c, com os íons de Li, Sr (ou Ca) e Al ocupando, respectivamente, as posições especiais 2c, 2b e 2d. Os íons de F ocupam as posições gerais 12i. As celas unitárias destes compostos podem ser descritas como uma rede de octaedros MeF6 (Me: Li, Sr ou Ca, Al), com diferentes graus de distorção e com parâmetros de rede a e c, reportados na literatura, iguais a 5,071 e 10,189 A, 5,007 e 9,641 A, para o LiSrAlF6, e LiCaAlF6, respectivamente. Nos fluoretos dopados com Cr3+, este dopante entra substitucionalmente nas posições dos íons de AI3+ enquanto que, nos fluoretos dopados com Ce3+ e Na1+, estes entram substitucionalmente nas posições ocupadas pelos íons de Sr2+ (ou Ca2+). Dentre as propriedades físicas do LiSrAlF6, a mais notável é a anisotropia de suas propriedades térmicas (coeficientes de expansão térmica: paralelo ao eixo c igual a -10.10-6/ºC e perpendicular igual a 22.10-6/ºC). Neste trabalho, foi aplicado o método de Rietveld em difratogramas de raios x obtidos com amostras de LiSrAlF6 e LiCaAlF6, puros e dopados com Cr e com Ce e Na. Os difratogramas foram obtidos em temperatura ambiente, 100, 200, 300, 400, 500 e 600°C. Na análise, foi utilizado o programa de computador DBWS9807a [4] com a finalidade de verificar o comportamento dos parâmetros de rede desses cristais com o aumento da temperatura, bem como de refinar suas estruturas cristalinas. A verificação do comportamento dos parâmetros de rede em função da temperatura teve por objetivo a otimização do processo de crescimento das matrizes laser ativas.