Luận văn nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu nanocomposite sio2 zno pha tạp erbium

Frbiumn Er với phát xạ đặc trưng trong miền bước sóng 1.54 ¡an do chuyển mức điện tứ 'hz¿-“lz; là nguyên tế phủ hợp cho việc pha tap trong nén silica cho khả năng khuếch đại tĩng đụng tr

1.1.3 Tỉnh chất hóa học cà nHeueeeoeaioeieeeo TÔI

1.1.4 Ứng dựng của SiO;, à cai eeeierrrrirrerrerererre.TỔ

1.2.1.2 Câu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl

1.3 Cầu trúc lập phương giả kẽm

1.2.2 Các chỉ số đặc trưng của ZnÖ

1.2.3 Sai hỏng trong tinh thé ZNO oo eee sesesennee

1.2.4 Céu trac ving ning Inong cla ZnO - -

1.2.4.1 Câu trúc vững năng lượng của câu trúc he giác

1.2.4.2 Câu trúc vùng năng lượng của câu trúc lập phương giả kẽm

1.3.5 Tính chất diện của ⁄nỢ scniireeree

1 Tinh chat vat lý và hóa học của Irbium - seen BB

1.3.3 Tĩnh chat quang của Er” trong các mạng nền khác nhau 32 Chương 2 NGIHIỆM CHẾ TẠO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO

2.1 Phương pháp sol-gel trong chế tạo vật liệu - - 34 3.2 Quy trình chế tạo vật liệu mảng nanocomposite ZnO-SiO; pha tạp Er” 41

3.2.2 Quy trinh chế tạo sol và quay phú - sau

2.3 Các phương pháp khảo sát vật liệu - - 7

3.3.1 Phương pháp phân tích câu trúc bằng nhiễu xạ tia X Ti .47

KẾT LUẬN

Tài liệu tham khảo

tỳ

LOT CAM ON

"rước hết em xin bày tö lòng biết ơn sâu sắc tới 15, Trần Ngọc Khiêm, là thầy

thưởng dẫn trực tiếp em, người đã định hướng cho cm tư duy khoa học và lận tình

hưởng dẫn chi bao em cũng như hỗ trợ vả tạo mọi điều kiện thuận lợi dễ em hoàn

Tầm xin cảm ơn tới ban lãnh đạo viên ATST, T8 Trịnh Xuân Anh, T8 Nguyễn

Duy Liùng, h5 Dỗ Quang lrưng, Th§ Nguyễn Tư đã tạo điểu kiện giúp đỡ em trong quá trình phân tích mẫu chế tạo cũng như thảo luận các kết quả đạt được

Nhân đây em cũng xi bảy 16 lòng biết ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo viện TTIMS, các thầy cô trong viện đã tham gìa giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ em về

cơ sở vật chật trong suốt quá trình học tập và làm luận văn

ác tiến gia định, những người thâu, bạn

Cuối cùng em xin gửi lời biết ơn sâu

bè đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ tính thản cho em được chuyên

tâm thực hiện và hoàn thành luận văn

Hà Nội, tháng 2 năm 2013,

Nguyễn Văn Du

Danh muc cac bang hiểu

Bang 1.1 Một số tỉnh chất của SiO; ở 2 dạng thủ hình - 16

Bang 1.2 Các thông số đặc trưng của vat ligu ZnO dang khéi 20

Bang 1.3 Mat sé théng sé vat ly co ban cia Erbium 29 Bang 2.1 Các mẫu chế tạo với tỉ phần ZnO khác nhau (quy trình 1) 43

Bang 2.3 Hệ mẫu thay déi nẵng dé ion Fr"! - - 46

Danh mục các hình

1Rnh 1.1 Cấu trúc của Silieon oxit : 12

Tình 1.2 Mô hình thay đối góc liên kết 8i-O-8, 12

Hình 1.3 Mô hình ⁄2achariesen- Warren ~ ~ 12

Tinh 1.4 Mô hình cấu trúc thạch anh [21-29] 13

Tinh 1.7 So dé chuyến hóa cầu trúc của 3iO; qua quá trình xử lí nhiệt 15

Hình 1.8 Câu trúc wutzite của ⁄nO - 18

Hình 1.9 Cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl 19

Hình 1.10 Mô hình sấu trúc lập phương giá kẽm 19

Hình 1.11 Vủng Brilouin của câu trúc lục giác Wurzite 21

Hình 1.12 Sơ đỗ vùng dẫn và vùng hóa trị của bắn đẫn có cấu trúc tỉnh thé

Wurzite - - 21 Hình 1.13 Phổ quang phát xạ (PL) của ZnO nanobelts với các chiều rộng là 6

Hình 1.14 Sơ đỗ tách mức năng lượng |8| 25

THỉnh 1.15 đồ các mức năng lượng của ien Er™ 30

Danh muc cac bang hiểu

Bang 1.1 Một số tỉnh chất của SiO; ở 2 dạng thủ hình - 16

Bang 1.2 Các thông số đặc trưng của vat ligu ZnO dang khéi 20

Bang 1.3 Mat sé théng sé vat ly co ban cia Erbium 29 Bang 2.1 Các mẫu chế tạo với tỉ phần ZnO khác nhau (quy trình 1) 43

Bang 2.3 Hệ mẫu thay déi nẵng dé ion Fr"! - - 46

Danh mục các hình

1Rnh 1.1 Cấu trúc của Silieon oxit : 12

Tình 1.2 Mô hình thay đối góc liên kết 8i-O-8, 12

Hình 1.3 Mô hình ⁄2achariesen- Warren ~ ~ 12

Tinh 1.4 Mô hình cấu trúc thạch anh [21-29] 13

Tinh 1.7 So dé chuyến hóa cầu trúc của 3iO; qua quá trình xử lí nhiệt 15

Hình 1.8 Câu trúc wutzite của ⁄nO - 18

Hình 1.9 Cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl 19

Hình 1.10 Mô hình sấu trúc lập phương giá kẽm 19

Hình 1.11 Vủng Brilouin của câu trúc lục giác Wurzite 21

Hình 1.12 Sơ đỗ vùng dẫn và vùng hóa trị của bắn đẫn có cấu trúc tỉnh thé

Wurzite - - 21 Hình 1.13 Phổ quang phát xạ (PL) của ZnO nanobelts với các chiều rộng là 6

Hình 1.14 Sơ đỗ tách mức năng lượng |8| 25

THỉnh 1.15 đồ các mức năng lượng của ien Er™ 30

Tinh 116 Phổ huỳnh quang của màng ZnO déng pha lap Si, Er (a), mang

ZmO pha tạp Er (X10) và ⁄nO đồng pha tap Er, Si (b) [32] - 32

Hình 1.17 Phễ huỳnh quang của ZnO-SiO;: Er” va Li? 33

Tình 2.7 Sơ đỗ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng (p mặt phẳng)

Hình 2.10 Sơ đỗ nguyên lý hệ phân tích quang tại viên AIST - 53

Hình 3.1 Phố nhiễu xe tia X của mẫu xử lý ở 600 °C (trái), 700 °C (phải) 54

Tinh 3.2 Phổ nhiễu x; tia X mẫu ủ nhiệt ở 800 °C trong 3h - 55

Hình 3.3 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt 6 900 °C! trong 3h - 55

inh 3.4 Phé nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt ở 1000 °C trong 3h 56

Hinh 3.5 Ảnh SEM mẫu ũ nhiệt 600 °C trong 3h - %7

Hình 3.6 Ảnh SEMI mẫu ủ nhiét 700 °C trong 3h 57

Hinh 3.8 Anh SEM miu ai nhiét 900 °C trong 3h - 58

Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu xử ủ nhiệt 1000 °Œ trong 3h 59

Hình 3.10 Phổ huỳnh quang (trải) và dồ thị biểu điễn cường độ của các mẫu

inh 3.11 Phổ huỳnh quang các mẫu thay đổi tỉ phần ZnO 6]

Tinh 116 Phổ huỳnh quang của màng ZnO déng pha lap Si, Er (a), mang

ZmO pha tạp Er (X10) và ⁄nO đồng pha tap Er, Si (b) [32] - 32

Hình 1.17 Phễ huỳnh quang của ZnO-SiO;: Er” va Li? 33

Tình 2.7 Sơ đỗ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng (p mặt phẳng)

Hình 2.10 Sơ đỗ nguyên lý hệ phân tích quang tại viên AIST - 53

Hình 3.1 Phố nhiễu xe tia X của mẫu xử lý ở 600 °C (trái), 700 °C (phải) 54

Tinh 3.2 Phổ nhiễu x; tia X mẫu ủ nhiệt ở 800 °C trong 3h - 55

Hình 3.3 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt 6 900 °C! trong 3h - 55

inh 3.4 Phé nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt ở 1000 °C trong 3h 56

Hinh 3.5 Ảnh SEM mẫu ũ nhiệt 600 °C trong 3h - %7

Hình 3.6 Ảnh SEMI mẫu ủ nhiét 700 °C trong 3h 57

Hinh 3.8 Anh SEM miu ai nhiét 900 °C trong 3h - 58

Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu xử ủ nhiệt 1000 °Œ trong 3h 59

Hình 3.10 Phổ huỳnh quang (trải) và dồ thị biểu điễn cường độ của các mẫu

inh 3.11 Phổ huỳnh quang các mẫu thay đổi tỉ phần ZnO 6]

Danh muc cac ky

Chữ viết tắt Nội dụng Tiếng Anh Nội dụng Tiếng việt

SUM Scanning Llectron Microscope —_Llién vi dién tir quét

PLE Photoluminescence excitation Kích thích huỳnh quang

Khuéch dai sợi quang pha tạp HDEA |HrbiumDopedEibvrAmpliies

đất hiểm

EDF Erbium Doped Fiber đợi quang pha tạp đất hiểm

Deposition

Modified Chemical Vapor Lắng dong hơi hóa chất bên

TEOS _ | Tetraethylorthosilicate Tén héa chat

Advancod Inshilute lor Scicttec — Viện Tiên tiến khóa học công

Danh muc cac ky

Chữ viết tắt Nội dụng Tiếng Anh Nội dụng Tiếng việt

SUM Scanning Llectron Microscope —_Llién vi dién tir quét

PLE Photoluminescence excitation Kích thích huỳnh quang

Khuéch dai sợi quang pha tạp HDEA |HrbiumDopedEibvrAmpliies

đất hiểm

EDF Erbium Doped Fiber đợi quang pha tạp đất hiểm

Deposition

Modified Chemical Vapor Lắng dong hơi hóa chất bên

TEOS _ | Tetraethylorthosilicate Tén héa chat

Advancod Inshilute lor Scicttec — Viện Tiên tiến khóa học công

hop với các sóng ánh sảng truyền dẫn trong các cửa số quang học được lựa chọn Một lưa ý rằng trong thông tín quang sử dụng 3 vùng bước sóng chính trong truyền dẫn gọi là cửa số quang học thử nhất, thứ hai và thứ ba, tương ứng với các bước sóng 850, 1300, 1550 nm thoi kỹ dầu của kỹ thuật thông tà quang, cửa số thử nhất được sử dụng, hiện nay chủ yếu đùng cửa số thứ ba do nó có suy hao thấp nhất

Frbiumn (Er) với phát xạ đặc trưng trong miền bước sóng 1.54 ¡an do chuyển mức điện tứ 'hz¿-“lz; là nguyên tế phủ hợp cho việc pha tap trong nén silica cho khả năng khuếch đại tĩng đụng trong của số quang học thứ ba

Với những vu điểm nối bật và khả năng ứng dụng cao của thủy tình silica pha tạp đất hiểm như trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cửu chế tạo và khảo sát tính

chất của vật liên màng nanocomposite SiO;-ZnO pha tạp Erbium ứng đụng cho chê

tạo kênh đẫn sóng phẳng Vì thủy tĩnh siliea pó nhiệt nóng chấy cao nên việc pha tạp rất khó khăn khi sử dụng phương pháp nóng chảy truyền thông Qua nghiên cứu

va tim hiếu, chúng tôi nhận thây phương pháp sol-gen là sự lựa chọn phủ hợp cho chế tạo vật liệu nảy vì phương pháp này có thể thực hiện ở nhiệt độ thấp và dé ding cho việc pha tạp các thành phần khác nhau trong nên siliea

Trong luận văn này, chúng tôi bảo cáo các quy trình chế tạo và các tính chát

của vật liệu SiOz-ZnO pha tạp erbium cho mục dich khuếch đại quang trọng vùng

"hồng ngoại (bước sóng ~1.54 kưn) với các nội dung cụ thể như sau:

Chuong I: TONG QUAN

* Giới thiệu tổng quan về vật liệu SiOz, ZnO va nguyén té dat hiém Erbium Chương II: THỰC NGHIỆM

# Giới thiệu phương pháp sol-gen

+ Các quy trình thực nghiệm cụ thể

*⁄ Cáo phương pháp khảo sát tính chất vật liệu

Chương TH KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

+“ Kết quá phân tích cấu trúc qua phân tích nhiễu xạ tia X (X-RAY)

¥ Két qua phan tích hình thái học bẻ mặt qua ảnh hiễn vi điện tử quét (SEM)

¥ Kal quả phân tích huỳnh quang (PL) và kích thich hujnb quang (PLR)

10

hop với các sóng ánh sảng truyền dẫn trong các cửa số quang học được lựa chọn Một lưa ý rằng trong thông tín quang sử dụng 3 vùng bước sóng chính trong truyền dẫn gọi là cửa số quang học thử nhất, thứ hai và thứ ba, tương ứng với các bước sóng 850, 1300, 1550 nm thoi kỹ dầu của kỹ thuật thông tà quang, cửa số thử nhất được sử dụng, hiện nay chủ yếu đùng cửa số thứ ba do nó có suy hao thấp nhất

Frbiumn (Er) với phát xạ đặc trưng trong miền bước sóng 1.54 ¡an do chuyển mức điện tứ 'hz¿-“lz; là nguyên tế phủ hợp cho việc pha tap trong nén silica cho khả năng khuếch đại tĩng đụng trong của số quang học thứ ba

Với những vu điểm nối bật và khả năng ứng dụng cao của thủy tình silica pha tạp đất hiểm như trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cửu chế tạo và khảo sát tính

chất của vật liên màng nanocomposite SiO;-ZnO pha tạp Erbium ứng đụng cho chê

tạo kênh đẫn sóng phẳng Vì thủy tĩnh siliea pó nhiệt nóng chấy cao nên việc pha tạp rất khó khăn khi sử dụng phương pháp nóng chảy truyền thông Qua nghiên cứu

va tim hiếu, chúng tôi nhận thây phương pháp sol-gen là sự lựa chọn phủ hợp cho chế tạo vật liệu nảy vì phương pháp này có thể thực hiện ở nhiệt độ thấp và dé ding cho việc pha tạp các thành phần khác nhau trong nên siliea

Trong luận văn này, chúng tôi bảo cáo các quy trình chế tạo và các tính chát

của vật liệu SiOz-ZnO pha tạp erbium cho mục dich khuếch đại quang trọng vùng

"hồng ngoại (bước sóng ~1.54 kưn) với các nội dung cụ thể như sau:

Chuong I: TONG QUAN

* Giới thiệu tổng quan về vật liệu SiOz, ZnO va nguyén té dat hiém Erbium Chương II: THỰC NGHIỆM

# Giới thiệu phương pháp sol-gen

+ Các quy trình thực nghiệm cụ thể

*⁄ Cáo phương pháp khảo sát tính chất vật liệu

Chương TH KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

+“ Kết quá phân tích cấu trúc qua phân tích nhiễu xạ tia X (X-RAY)

¥ Két qua phan tích hình thái học bẻ mặt qua ảnh hiễn vi điện tử quét (SEM)

¥ Kal quả phân tích huỳnh quang (PL) và kích thich hujnb quang (PLR)

10

LOT CAM DOAN

"Lồi xin cam đoan mọi kết qua đạt được lá kết quả của quá trình nghiên cửu thục hiện luận văn của lôi, cáo kết quả chưa được công bố trên bắt kỳ tạp chí trong nước và quốc tế

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng bao vé cing như

nhà trường và pháp luật

Người cam đoan:

Nguyễn Văn Du

Tinh 116 Phổ huỳnh quang của màng ZnO déng pha lap Si, Er (a), mang

ZmO pha tạp Er (X10) và ⁄nO đồng pha tap Er, Si (b) [32] - 32

Hình 1.17 Phễ huỳnh quang của ZnO-SiO;: Er” va Li? 33

Tình 2.7 Sơ đỗ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng (p mặt phẳng)

Hình 2.10 Sơ đỗ nguyên lý hệ phân tích quang tại viên AIST - 53

Hình 3.1 Phố nhiễu xe tia X của mẫu xử lý ở 600 °C (trái), 700 °C (phải) 54

Tinh 3.2 Phổ nhiễu x; tia X mẫu ủ nhiệt ở 800 °C trong 3h - 55

Hình 3.3 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt 6 900 °C! trong 3h - 55

inh 3.4 Phé nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt ở 1000 °C trong 3h 56

Hinh 3.5 Ảnh SEM mẫu ũ nhiệt 600 °C trong 3h - %7

Hình 3.6 Ảnh SEMI mẫu ủ nhiét 700 °C trong 3h 57

Hinh 3.8 Anh SEM miu ai nhiét 900 °C trong 3h - 58

Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu xử ủ nhiệt 1000 °Œ trong 3h 59

Hình 3.10 Phổ huỳnh quang (trải) và dồ thị biểu điễn cường độ của các mẫu

inh 3.11 Phổ huỳnh quang các mẫu thay đổi tỉ phần ZnO 6]

Tinh 116 Phổ huỳnh quang của màng ZnO déng pha lap Si, Er (a), mang

ZmO pha tạp Er (X10) và ⁄nO đồng pha tap Er, Si (b) [32] - 32

Hình 1.17 Phễ huỳnh quang của ZnO-SiO;: Er” va Li? 33

Tình 2.7 Sơ đỗ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng (p mặt phẳng)

Hình 2.10 Sơ đỗ nguyên lý hệ phân tích quang tại viên AIST - 53

Hình 3.1 Phố nhiễu xe tia X của mẫu xử lý ở 600 °C (trái), 700 °C (phải) 54

Tinh 3.2 Phổ nhiễu x; tia X mẫu ủ nhiệt ở 800 °C trong 3h - 55

Hình 3.3 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt 6 900 °C! trong 3h - 55

inh 3.4 Phé nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt ở 1000 °C trong 3h 56

Hinh 3.5 Ảnh SEM mẫu ũ nhiệt 600 °C trong 3h - %7

Hình 3.6 Ảnh SEMI mẫu ủ nhiét 700 °C trong 3h 57

Hinh 3.8 Anh SEM miu ai nhiét 900 °C trong 3h - 58

Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu xử ủ nhiệt 1000 °Œ trong 3h 59

Hình 3.10 Phổ huỳnh quang (trải) và dồ thị biểu điễn cường độ của các mẫu

inh 3.11 Phổ huỳnh quang các mẫu thay đổi tỉ phần ZnO 6]

Tinh 3.12 Phổ huỳnh quang của các mẫu 958iO;-5ZnO pha tap 0.5% Er’ khi

tủ ở các nhiệt độ khác nhau trong 3h - - 62

Hình 3.13 Phố huỳnh quang của các mẫu 95SiO;-5ZmO pha tạp với nông độ

Hình 3.14 Biểu đỗ so sánh cường độ phát xạ theo % nồng độ tạp 4

Tinh 116 Phổ huỳnh quang của màng ZnO déng pha lap Si, Er (a), mang

ZmO pha tạp Er (X10) và ⁄nO đồng pha tap Er, Si (b) [32] - 32

Hình 1.17 Phễ huỳnh quang của ZnO-SiO;: Er” va Li? 33

Tình 2.7 Sơ đỗ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng (p mặt phẳng)

Hình 2.10 Sơ đỗ nguyên lý hệ phân tích quang tại viên AIST - 53

Hình 3.1 Phố nhiễu xe tia X của mẫu xử lý ở 600 °C (trái), 700 °C (phải) 54

Tinh 3.2 Phổ nhiễu x; tia X mẫu ủ nhiệt ở 800 °C trong 3h - 55

Hình 3.3 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt 6 900 °C! trong 3h - 55

inh 3.4 Phé nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt ở 1000 °C trong 3h 56

Hinh 3.5 Ảnh SEM mẫu ũ nhiệt 600 °C trong 3h - %7

Hình 3.6 Ảnh SEMI mẫu ủ nhiét 700 °C trong 3h 57

Hinh 3.8 Anh SEM miu ai nhiét 900 °C trong 3h - 58

Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu xử ủ nhiệt 1000 °Œ trong 3h 59

Hình 3.10 Phổ huỳnh quang (trải) và dồ thị biểu điễn cường độ của các mẫu

inh 3.11 Phổ huỳnh quang các mẫu thay đổi tỉ phần ZnO 6]

hop với các sóng ánh sảng truyền dẫn trong các cửa số quang học được lựa chọn Một lưa ý rằng trong thông tín quang sử dụng 3 vùng bước sóng chính trong truyền dẫn gọi là cửa số quang học thử nhất, thứ hai và thứ ba, tương ứng với các bước sóng 850, 1300, 1550 nm thoi kỹ dầu của kỹ thuật thông tà quang, cửa số thử nhất được sử dụng, hiện nay chủ yếu đùng cửa số thứ ba do nó có suy hao thấp nhất

Frbiumn (Er) với phát xạ đặc trưng trong miền bước sóng 1.54 ¡an do chuyển mức điện tứ 'hz¿-“lz; là nguyên tế phủ hợp cho việc pha tap trong nén silica cho khả năng khuếch đại tĩng đụng trong của số quang học thứ ba

Với những vu điểm nối bật và khả năng ứng dụng cao của thủy tình silica pha tạp đất hiểm như trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cửu chế tạo và khảo sát tính

chất của vật liên màng nanocomposite SiO;-ZnO pha tạp Erbium ứng đụng cho chê

tạo kênh đẫn sóng phẳng Vì thủy tĩnh siliea pó nhiệt nóng chấy cao nên việc pha tạp rất khó khăn khi sử dụng phương pháp nóng chảy truyền thông Qua nghiên cứu

va tim hiếu, chúng tôi nhận thây phương pháp sol-gen là sự lựa chọn phủ hợp cho chế tạo vật liệu nảy vì phương pháp này có thể thực hiện ở nhiệt độ thấp và dé ding cho việc pha tạp các thành phần khác nhau trong nên siliea

Trong luận văn này, chúng tôi bảo cáo các quy trình chế tạo và các tính chát

của vật liệu SiOz-ZnO pha tạp erbium cho mục dich khuếch đại quang trọng vùng

"hồng ngoại (bước sóng ~1.54 kưn) với các nội dung cụ thể như sau:

Chuong I: TONG QUAN

* Giới thiệu tổng quan về vật liệu SiOz, ZnO va nguyén té dat hiém Erbium Chương II: THỰC NGHIỆM

# Giới thiệu phương pháp sol-gen

+ Các quy trình thực nghiệm cụ thể

*⁄ Cáo phương pháp khảo sát tính chất vật liệu

Chương TH KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

+“ Kết quá phân tích cấu trúc qua phân tích nhiễu xạ tia X (X-RAY)

¥ Két qua phan tích hình thái học bẻ mặt qua ảnh hiễn vi điện tử quét (SEM)

¥ Kal quả phân tích huỳnh quang (PL) và kích thich hujnb quang (PLR)

10

MO PAU

"thông tin liên lạc bằng ánh sáng là lnh vực gắn liên với lịch sử phát triển của loài người Ngay Lừ xa xua, con người đã biết liên lạc với nhau bằng cách ra dâu (hand signal), một cách thức liên lạc dơn giản nhưng chỉ thục hiện dược đười ánh sáng Sau đó, con người sử đụng tín hiệu khói (smoke signal) Thông điệp được truyền đi bằng cách thay đổi đụng khỏi phát ra từ lửa Tuy nhưên, các phương pháp liên lạc nảy không thể cho khá năng truyền tải thông tin đi xa cũng như mang theo các thông điệp khó vả phúc tap

“Trãi qua một thời gian đài kế từ khi con nguời sử dụng ảnh sáng mặt trời và lửa để truyền tái các thông tin liên lạc cho đến nay, thông tin liên lạc sử dựng ảnh

sáng đã phát triễn vượt bậc và trỏ thành các hệ thông thông tin quang hiện đại Có

thê nói, hệ thông thông tín quang là loại tiên tiên nhất đang được sử dụng nhằm cải thiện chất lượng dich vụ viễn thông Vấn dé đặt ra là để truyền tải thông tin bằng ánh sang, can phải có môi trường truyền sáng phù hợp Các nhà khoa học đá không Trgừng nghiên cứu cãi tiên và phát triển cho ra đời các vật liệu dẫn sóng quang cho

"hiệu suất cao, tốn bao thắp trong, quả trình truyền

Vật liệu đẫn sông quang pha Lạp đất hiểm ngoài khả năng là môi truyền đẫn tốt

còn có khả năng khuếch đại tín hiệu dựa trên phát xa dắc trưng của các nguyên tổ

đất hiểm trong nên silica có thể ứng dụng trong chế tạo sợi quang, lớp active trong các mạch quang tích hợp và trong điệt laser

Hiện nay, trên thể giới các nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn sóng quang chú yếu dya trén vat ligu nén silica (SiO,), vi thuy tinh silica trong suét ở vùng nhìn thấy và héng ngoai gan diéu này rất cần thiết trong truyền quang, ngoài ra chỉ số chiết suat của nó cũng có thể thay đổi dễ dáng nhờ pha tạp các oxit khác như Al;Os, TÌO;,

TRO, P;O¿, GeO; khả năng truyền đẫn quang của vật liệu thủy tính Silica khi pha

tạp các thành phần oxit trên là điều đã được nghiên cứu tỉ mĩ và kiểm chứng qua những ứng dụng cụ thể Ngoài ra, người ta đã tìm cách pha tạp thêm các nguyên tế

đất hiểm để ngoài kha năng truyền dẫn sóng quang, vật liệu nảy còn có khả năng,

khuếch đại tín hiệu do phát xe đặc trưng của những nguyên tổ đất hiểm cu thé pho

MO PAU

"thông tin liên lạc bằng ánh sáng là lnh vực gắn liên với lịch sử phát triển của loài người Ngay Lừ xa xua, con người đã biết liên lạc với nhau bằng cách ra dâu (hand signal), một cách thức liên lạc dơn giản nhưng chỉ thục hiện dược đười ánh sáng Sau đó, con người sử đụng tín hiệu khói (smoke signal) Thông điệp được truyền đi bằng cách thay đổi đụng khỏi phát ra từ lửa Tuy nhưên, các phương pháp liên lạc nảy không thể cho khá năng truyền tải thông tin đi xa cũng như mang theo các thông điệp khó vả phúc tap

“Trãi qua một thời gian đài kế từ khi con nguời sử dụng ảnh sáng mặt trời và lửa để truyền tái các thông tin liên lạc cho đến nay, thông tin liên lạc sử dựng ảnh

sáng đã phát triễn vượt bậc và trỏ thành các hệ thông thông tin quang hiện đại Có

thê nói, hệ thông thông tín quang là loại tiên tiên nhất đang được sử dụng nhằm cải thiện chất lượng dich vụ viễn thông Vấn dé đặt ra là để truyền tải thông tin bằng ánh sang, can phải có môi trường truyền sáng phù hợp Các nhà khoa học đá không Trgừng nghiên cứu cãi tiên và phát triển cho ra đời các vật liệu dẫn sóng quang cho

"hiệu suất cao, tốn bao thắp trong, quả trình truyền

Vật liệu đẫn sông quang pha Lạp đất hiểm ngoài khả năng là môi truyền đẫn tốt

còn có khả năng khuếch đại tín hiệu dựa trên phát xa dắc trưng của các nguyên tổ

đất hiểm trong nên silica có thể ứng dụng trong chế tạo sợi quang, lớp active trong các mạch quang tích hợp và trong điệt laser

Hiện nay, trên thể giới các nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn sóng quang chú yếu dya trén vat ligu nén silica (SiO,), vi thuy tinh silica trong suét ở vùng nhìn thấy và héng ngoai gan diéu này rất cần thiết trong truyền quang, ngoài ra chỉ số chiết suat của nó cũng có thể thay đổi dễ dáng nhờ pha tạp các oxit khác như Al;Os, TÌO;,

TRO, P;O¿, GeO; khả năng truyền đẫn quang của vật liệu thủy tính Silica khi pha

tạp các thành phần oxit trên là điều đã được nghiên cứu tỉ mĩ và kiểm chứng qua những ứng dụng cụ thể Ngoài ra, người ta đã tìm cách pha tạp thêm các nguyên tế

đất hiểm để ngoài kha năng truyền dẫn sóng quang, vật liệu nảy còn có khả năng,

khuếch đại tín hiệu do phát xe đặc trưng của những nguyên tổ đất hiểm cu thé pho

Tinh 3.12 Phổ huỳnh quang của các mẫu 958iO;-5ZnO pha tap 0.5% Er’ khi

tủ ở các nhiệt độ khác nhau trong 3h - - 62

Hình 3.13 Phố huỳnh quang của các mẫu 95SiO;-5ZmO pha tạp với nông độ

Hình 3.14 Biểu đỗ so sánh cường độ phát xạ theo % nồng độ tạp 4

Tinh 116 Phổ huỳnh quang của màng ZnO déng pha lap Si, Er (a), mang

ZmO pha tạp Er (X10) và ⁄nO đồng pha tap Er, Si (b) [32] - 32

Hình 1.17 Phễ huỳnh quang của ZnO-SiO;: Er” va Li? 33

Tình 2.7 Sơ đỗ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng (p mặt phẳng)

Hình 2.10 Sơ đỗ nguyên lý hệ phân tích quang tại viên AIST - 53

Hình 3.1 Phố nhiễu xe tia X của mẫu xử lý ở 600 °C (trái), 700 °C (phải) 54

Tinh 3.2 Phổ nhiễu x; tia X mẫu ủ nhiệt ở 800 °C trong 3h - 55

Hình 3.3 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt 6 900 °C! trong 3h - 55

inh 3.4 Phé nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt ở 1000 °C trong 3h 56

Hinh 3.5 Ảnh SEM mẫu ũ nhiệt 600 °C trong 3h - %7

Hình 3.6 Ảnh SEMI mẫu ủ nhiét 700 °C trong 3h 57

Hinh 3.8 Anh SEM miu ai nhiét 900 °C trong 3h - 58

Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu xử ủ nhiệt 1000 °Œ trong 3h 59

Hình 3.10 Phổ huỳnh quang (trải) và dồ thị biểu điễn cường độ của các mẫu

inh 3.11 Phổ huỳnh quang các mẫu thay đổi tỉ phần ZnO 6]

Danh muc cac bang hiểu

Bang 1.1 Một số tỉnh chất của SiO; ở 2 dạng thủ hình - 16

Bang 1.2 Các thông số đặc trưng của vat ligu ZnO dang khéi 20

Bang 1.3 Mat sé théng sé vat ly co ban cia Erbium 29 Bang 2.1 Các mẫu chế tạo với tỉ phần ZnO khác nhau (quy trình 1) 43

Bang 2.3 Hệ mẫu thay déi nẵng dé ion Fr"! - - 46

Danh mục các hình

1Rnh 1.1 Cấu trúc của Silieon oxit : 12

Tình 1.2 Mô hình thay đối góc liên kết 8i-O-8, 12

Hình 1.3 Mô hình ⁄2achariesen- Warren ~ ~ 12

Tinh 1.4 Mô hình cấu trúc thạch anh [21-29] 13

Tinh 1.7 So dé chuyến hóa cầu trúc của 3iO; qua quá trình xử lí nhiệt 15

Hình 1.8 Câu trúc wutzite của ⁄nO - 18

Hình 1.9 Cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl 19

Hình 1.10 Mô hình sấu trúc lập phương giá kẽm 19

Hình 1.11 Vủng Brilouin của câu trúc lục giác Wurzite 21

Hình 1.12 Sơ đỗ vùng dẫn và vùng hóa trị của bắn đẫn có cấu trúc tỉnh thé

Wurzite - - 21 Hình 1.13 Phổ quang phát xạ (PL) của ZnO nanobelts với các chiều rộng là 6

Hình 1.14 Sơ đỗ tách mức năng lượng |8| 25

THỉnh 1.15 đồ các mức năng lượng của ien Er™ 30

LOT CAM DOAN

"Lồi xin cam đoan mọi kết qua đạt được lá kết quả của quá trình nghiên cửu thục hiện luận văn của lôi, cáo kết quả chưa được công bố trên bắt kỳ tạp chí trong nước và quốc tế

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng bao vé cing như

nhà trường và pháp luật

Người cam đoan:

Nguyễn Văn Du

Tinh 3.12 Phổ huỳnh quang của các mẫu 958iO;-5ZnO pha tap 0.5% Er’ khi

tủ ở các nhiệt độ khác nhau trong 3h - - 62

Hình 3.13 Phố huỳnh quang của các mẫu 95SiO;-5ZmO pha tạp với nông độ

Hình 3.14 Biểu đỗ so sánh cường độ phát xạ theo % nồng độ tạp 4

Tinh 3.12 Phổ huỳnh quang của các mẫu 958iO;-5ZnO pha tap 0.5% Er’ khi

tủ ở các nhiệt độ khác nhau trong 3h - - 62

Hình 3.13 Phố huỳnh quang của các mẫu 95SiO;-5ZmO pha tạp với nông độ

Hình 3.14 Biểu đỗ so sánh cường độ phát xạ theo % nồng độ tạp 4

Danh muc cac ky

Chữ viết tắt Nội dụng Tiếng Anh Nội dụng Tiếng việt

SUM Scanning Llectron Microscope —_Llién vi dién tir quét

PLE Photoluminescence excitation Kích thích huỳnh quang

Khuéch dai sợi quang pha tạp HDEA |HrbiumDopedEibvrAmpliies

đất hiểm

EDF Erbium Doped Fiber đợi quang pha tạp đất hiểm

Deposition

Modified Chemical Vapor Lắng dong hơi hóa chất bên

TEOS _ | Tetraethylorthosilicate Tén héa chat

Advancod Inshilute lor Scicttec — Viện Tiên tiến khóa học công

Tinh 116 Phổ huỳnh quang của màng ZnO déng pha lap Si, Er (a), mang

ZmO pha tạp Er (X10) và ⁄nO đồng pha tap Er, Si (b) [32] - 32

Hình 1.17 Phễ huỳnh quang của ZnO-SiO;: Er” va Li? 33

Tình 2.7 Sơ đỗ nhiễu xạ tia X từ một số hữu hạn các mặt phẳng (p mặt phẳng)

Hình 2.10 Sơ đỗ nguyên lý hệ phân tích quang tại viên AIST - 53

Hình 3.1 Phố nhiễu xe tia X của mẫu xử lý ở 600 °C (trái), 700 °C (phải) 54

Tinh 3.2 Phổ nhiễu x; tia X mẫu ủ nhiệt ở 800 °C trong 3h - 55

Hình 3.3 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt 6 900 °C! trong 3h - 55

inh 3.4 Phé nhiễu xạ tia X mẫu ủ nhiệt ở 1000 °C trong 3h 56

Hinh 3.5 Ảnh SEM mẫu ũ nhiệt 600 °C trong 3h - %7

Hình 3.6 Ảnh SEMI mẫu ủ nhiét 700 °C trong 3h 57

Hinh 3.8 Anh SEM miu ai nhiét 900 °C trong 3h - 58

Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu xử ủ nhiệt 1000 °Œ trong 3h 59

Hình 3.10 Phổ huỳnh quang (trải) và dồ thị biểu điễn cường độ của các mẫu

inh 3.11 Phổ huỳnh quang các mẫu thay đổi tỉ phần ZnO 6]

Danh muc cac bang hiểu

Bang 1.1 Một số tỉnh chất của SiO; ở 2 dạng thủ hình - 16

Bang 1.2 Các thông số đặc trưng của vat ligu ZnO dang khéi 20

Bang 1.3 Mat sé théng sé vat ly co ban cia Erbium 29 Bang 2.1 Các mẫu chế tạo với tỉ phần ZnO khác nhau (quy trình 1) 43

Bang 2.3 Hệ mẫu thay déi nẵng dé ion Fr"! - - 46

Danh mục các hình

1Rnh 1.1 Cấu trúc của Silieon oxit : 12

Tình 1.2 Mô hình thay đối góc liên kết 8i-O-8, 12

Hình 1.3 Mô hình ⁄2achariesen- Warren ~ ~ 12

Tinh 1.4 Mô hình cấu trúc thạch anh [21-29] 13

Tinh 1.7 So dé chuyến hóa cầu trúc của 3iO; qua quá trình xử lí nhiệt 15

Hình 1.8 Câu trúc wutzite của ⁄nO - 18

Hình 1.9 Cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl 19

Hình 1.10 Mô hình sấu trúc lập phương giá kẽm 19

Hình 1.11 Vủng Brilouin của câu trúc lục giác Wurzite 21

Hình 1.12 Sơ đỗ vùng dẫn và vùng hóa trị của bắn đẫn có cấu trúc tỉnh thé

Wurzite - - 21 Hình 1.13 Phổ quang phát xạ (PL) của ZnO nanobelts với các chiều rộng là 6

Hình 1.14 Sơ đỗ tách mức năng lượng |8| 25

THỉnh 1.15 đồ các mức năng lượng của ien Er™ 30

Danh muc cac bang hiểu

Bang 1.1 Một số tỉnh chất của SiO; ở 2 dạng thủ hình - 16

Bang 1.2 Các thông số đặc trưng của vat ligu ZnO dang khéi 20

Bang 1.3 Mat sé théng sé vat ly co ban cia Erbium 29 Bang 2.1 Các mẫu chế tạo với tỉ phần ZnO khác nhau (quy trình 1) 43

Bang 2.3 Hệ mẫu thay déi nẵng dé ion Fr"! - - 46

Danh mục các hình

1Rnh 1.1 Cấu trúc của Silieon oxit : 12

Tình 1.2 Mô hình thay đối góc liên kết 8i-O-8, 12

Hình 1.3 Mô hình ⁄2achariesen- Warren ~ ~ 12

Tinh 1.4 Mô hình cấu trúc thạch anh [21-29] 13

Tinh 1.7 So dé chuyến hóa cầu trúc của 3iO; qua quá trình xử lí nhiệt 15

Hình 1.8 Câu trúc wutzite của ⁄nO - 18

Hình 1.9 Cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl 19

Hình 1.10 Mô hình sấu trúc lập phương giá kẽm 19

Hình 1.11 Vủng Brilouin của câu trúc lục giác Wurzite 21

Hình 1.12 Sơ đỗ vùng dẫn và vùng hóa trị của bắn đẫn có cấu trúc tỉnh thé

Wurzite - - 21 Hình 1.13 Phổ quang phát xạ (PL) của ZnO nanobelts với các chiều rộng là 6

Hình 1.14 Sơ đỗ tách mức năng lượng |8| 25

THỉnh 1.15 đồ các mức năng lượng của ien Er™ 30

MO PAU

"thông tin liên lạc bằng ánh sáng là lnh vực gắn liên với lịch sử phát triển của loài người Ngay Lừ xa xua, con người đã biết liên lạc với nhau bằng cách ra dâu (hand signal), một cách thức liên lạc dơn giản nhưng chỉ thục hiện dược đười ánh sáng Sau đó, con người sử đụng tín hiệu khói (smoke signal) Thông điệp được truyền đi bằng cách thay đổi đụng khỏi phát ra từ lửa Tuy nhưên, các phương pháp liên lạc nảy không thể cho khá năng truyền tải thông tin đi xa cũng như mang theo các thông điệp khó vả phúc tap

“Trãi qua một thời gian đài kế từ khi con nguời sử dụng ảnh sáng mặt trời và lửa để truyền tái các thông tin liên lạc cho đến nay, thông tin liên lạc sử dựng ảnh

sáng đã phát triễn vượt bậc và trỏ thành các hệ thông thông tin quang hiện đại Có

thê nói, hệ thông thông tín quang là loại tiên tiên nhất đang được sử dụng nhằm cải thiện chất lượng dich vụ viễn thông Vấn dé đặt ra là để truyền tải thông tin bằng ánh sang, can phải có môi trường truyền sáng phù hợp Các nhà khoa học đá không Trgừng nghiên cứu cãi tiên và phát triển cho ra đời các vật liệu dẫn sóng quang cho

"hiệu suất cao, tốn bao thắp trong, quả trình truyền

Vật liệu đẫn sông quang pha Lạp đất hiểm ngoài khả năng là môi truyền đẫn tốt

còn có khả năng khuếch đại tín hiệu dựa trên phát xa dắc trưng của các nguyên tổ

đất hiểm trong nên silica có thể ứng dụng trong chế tạo sợi quang, lớp active trong các mạch quang tích hợp và trong điệt laser

Hiện nay, trên thể giới các nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn sóng quang chú yếu dya trén vat ligu nén silica (SiO,), vi thuy tinh silica trong suét ở vùng nhìn thấy và héng ngoai gan diéu này rất cần thiết trong truyền quang, ngoài ra chỉ số chiết suat của nó cũng có thể thay đổi dễ dáng nhờ pha tạp các oxit khác như Al;Os, TÌO;,

TRO, P;O¿, GeO; khả năng truyền đẫn quang của vật liệu thủy tính Silica khi pha

tạp các thành phần oxit trên là điều đã được nghiên cứu tỉ mĩ và kiểm chứng qua những ứng dụng cụ thể Ngoài ra, người ta đã tìm cách pha tạp thêm các nguyên tế

đất hiểm để ngoài kha năng truyền dẫn sóng quang, vật liệu nảy còn có khả năng,

khuếch đại tín hiệu do phát xe đặc trưng của những nguyên tổ đất hiểm cu thé pho

hop với các sóng ánh sảng truyền dẫn trong các cửa số quang học được lựa chọn Một lưa ý rằng trong thông tín quang sử dụng 3 vùng bước sóng chính trong truyền dẫn gọi là cửa số quang học thử nhất, thứ hai và thứ ba, tương ứng với các bước sóng 850, 1300, 1550 nm thoi kỹ dầu của kỹ thuật thông tà quang, cửa số thử nhất được sử dụng, hiện nay chủ yếu đùng cửa số thứ ba do nó có suy hao thấp nhất

Frbiumn (Er) với phát xạ đặc trưng trong miền bước sóng 1.54 ¡an do chuyển mức điện tứ 'hz¿-“lz; là nguyên tế phủ hợp cho việc pha tap trong nén silica cho khả năng khuếch đại tĩng đụng trong của số quang học thứ ba

Với những vu điểm nối bật và khả năng ứng dụng cao của thủy tình silica pha tạp đất hiểm như trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cửu chế tạo và khảo sát tính

chất của vật liên màng nanocomposite SiO;-ZnO pha tạp Erbium ứng đụng cho chê

tạo kênh đẫn sóng phẳng Vì thủy tĩnh siliea pó nhiệt nóng chấy cao nên việc pha tạp rất khó khăn khi sử dụng phương pháp nóng chảy truyền thông Qua nghiên cứu

va tim hiếu, chúng tôi nhận thây phương pháp sol-gen là sự lựa chọn phủ hợp cho chế tạo vật liệu nảy vì phương pháp này có thể thực hiện ở nhiệt độ thấp và dé ding cho việc pha tạp các thành phần khác nhau trong nên siliea

Trong luận văn này, chúng tôi bảo cáo các quy trình chế tạo và các tính chát

của vật liệu SiOz-ZnO pha tạp erbium cho mục dich khuếch đại quang trọng vùng

"hồng ngoại (bước sóng ~1.54 kưn) với các nội dung cụ thể như sau:

Chuong I: TONG QUAN

* Giới thiệu tổng quan về vật liệu SiOz, ZnO va nguyén té dat hiém Erbium Chương II: THỰC NGHIỆM

# Giới thiệu phương pháp sol-gen

+ Các quy trình thực nghiệm cụ thể

*⁄ Cáo phương pháp khảo sát tính chất vật liệu

Chương TH KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

+“ Kết quá phân tích cấu trúc qua phân tích nhiễu xạ tia X (X-RAY)

¥ Két qua phan tích hình thái học bẻ mặt qua ảnh hiễn vi điện tử quét (SEM)

¥ Kal quả phân tích huỳnh quang (PL) và kích thich hujnb quang (PLR)

10

MO PAU

"thông tin liên lạc bằng ánh sáng là lnh vực gắn liên với lịch sử phát triển của loài người Ngay Lừ xa xua, con người đã biết liên lạc với nhau bằng cách ra dâu (hand signal), một cách thức liên lạc dơn giản nhưng chỉ thục hiện dược đười ánh sáng Sau đó, con người sử đụng tín hiệu khói (smoke signal) Thông điệp được truyền đi bằng cách thay đổi đụng khỏi phát ra từ lửa Tuy nhưên, các phương pháp liên lạc nảy không thể cho khá năng truyền tải thông tin đi xa cũng như mang theo các thông điệp khó vả phúc tap

“Trãi qua một thời gian đài kế từ khi con nguời sử dụng ảnh sáng mặt trời và lửa để truyền tái các thông tin liên lạc cho đến nay, thông tin liên lạc sử dựng ảnh

sáng đã phát triễn vượt bậc và trỏ thành các hệ thông thông tin quang hiện đại Có

thê nói, hệ thông thông tín quang là loại tiên tiên nhất đang được sử dụng nhằm cải thiện chất lượng dich vụ viễn thông Vấn dé đặt ra là để truyền tải thông tin bằng ánh sang, can phải có môi trường truyền sáng phù hợp Các nhà khoa học đá không Trgừng nghiên cứu cãi tiên và phát triển cho ra đời các vật liệu dẫn sóng quang cho

"hiệu suất cao, tốn bao thắp trong, quả trình truyền

Vật liệu đẫn sông quang pha Lạp đất hiểm ngoài khả năng là môi truyền đẫn tốt

còn có khả năng khuếch đại tín hiệu dựa trên phát xa dắc trưng của các nguyên tổ

đất hiểm trong nên silica có thể ứng dụng trong chế tạo sợi quang, lớp active trong các mạch quang tích hợp và trong điệt laser

Hiện nay, trên thể giới các nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn sóng quang chú yếu dya trén vat ligu nén silica (SiO,), vi thuy tinh silica trong suét ở vùng nhìn thấy và héng ngoai gan diéu này rất cần thiết trong truyền quang, ngoài ra chỉ số chiết suat của nó cũng có thể thay đổi dễ dáng nhờ pha tạp các oxit khác như Al;Os, TÌO;,

TRO, P;O¿, GeO; khả năng truyền đẫn quang của vật liệu thủy tính Silica khi pha

tạp các thành phần oxit trên là điều đã được nghiên cứu tỉ mĩ và kiểm chứng qua những ứng dụng cụ thể Ngoài ra, người ta đã tìm cách pha tạp thêm các nguyên tế

đất hiểm để ngoài kha năng truyền dẫn sóng quang, vật liệu nảy còn có khả năng,

khuếch đại tín hiệu do phát xe đặc trưng của những nguyên tổ đất hiểm cu thé pho

Danh muc cac ky

Chữ viết tắt Nội dụng Tiếng Anh Nội dụng Tiếng việt

SUM Scanning Llectron Microscope —_Llién vi dién tir quét

PLE Photoluminescence excitation Kích thích huỳnh quang

Khuéch dai sợi quang pha tạp HDEA |HrbiumDopedEibvrAmpliies

đất hiểm

EDF Erbium Doped Fiber đợi quang pha tạp đất hiểm

Deposition

Modified Chemical Vapor Lắng dong hơi hóa chất bên

TEOS _ | Tetraethylorthosilicate Tén héa chat

Advancod Inshilute lor Scicttec — Viện Tiên tiến khóa học công

hop với các sóng ánh sảng truyền dẫn trong các cửa số quang học được lựa chọn Một lưa ý rằng trong thông tín quang sử dụng 3 vùng bước sóng chính trong truyền dẫn gọi là cửa số quang học thử nhất, thứ hai và thứ ba, tương ứng với các bước sóng 850, 1300, 1550 nm thoi kỹ dầu của kỹ thuật thông tà quang, cửa số thử nhất được sử dụng, hiện nay chủ yếu đùng cửa số thứ ba do nó có suy hao thấp nhất

Frbiumn (Er) với phát xạ đặc trưng trong miền bước sóng 1.54 ¡an do chuyển mức điện tứ 'hz¿-“lz; là nguyên tế phủ hợp cho việc pha tap trong nén silica cho khả năng khuếch đại tĩng đụng trong của số quang học thứ ba

Với những vu điểm nối bật và khả năng ứng dụng cao của thủy tình silica pha tạp đất hiểm như trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cửu chế tạo và khảo sát tính

chất của vật liên màng nanocomposite SiO;-ZnO pha tạp Erbium ứng đụng cho chê

tạo kênh đẫn sóng phẳng Vì thủy tĩnh siliea pó nhiệt nóng chấy cao nên việc pha tạp rất khó khăn khi sử dụng phương pháp nóng chảy truyền thông Qua nghiên cứu

va tim hiếu, chúng tôi nhận thây phương pháp sol-gen là sự lựa chọn phủ hợp cho chế tạo vật liệu nảy vì phương pháp này có thể thực hiện ở nhiệt độ thấp và dé ding cho việc pha tạp các thành phần khác nhau trong nên siliea

Trong luận văn này, chúng tôi bảo cáo các quy trình chế tạo và các tính chát

của vật liệu SiOz-ZnO pha tạp erbium cho mục dich khuếch đại quang trọng vùng

"hồng ngoại (bước sóng ~1.54 kưn) với các nội dung cụ thể như sau:

Chuong I: TONG QUAN

* Giới thiệu tổng quan về vật liệu SiOz, ZnO va nguyén té dat hiém Erbium Chương II: THỰC NGHIỆM

# Giới thiệu phương pháp sol-gen

+ Các quy trình thực nghiệm cụ thể

*⁄ Cáo phương pháp khảo sát tính chất vật liệu

Chương TH KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

+“ Kết quá phân tích cấu trúc qua phân tích nhiễu xạ tia X (X-RAY)

¥ Két qua phan tích hình thái học bẻ mặt qua ảnh hiễn vi điện tử quét (SEM)

¥ Kal quả phân tích huỳnh quang (PL) và kích thich hujnb quang (PLR)

10

LOT CAM DOAN

"Lồi xin cam đoan mọi kết qua đạt được lá kết quả của quá trình nghiên cửu thục hiện luận văn của lôi, cáo kết quả chưa được công bố trên bắt kỳ tạp chí trong nước và quốc tế

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng bao vé cing như

nhà trường và pháp luật

Người cam đoan:

Nguyễn Văn Du

Danh muc cac ky

Chữ viết tắt Nội dụng Tiếng Anh Nội dụng Tiếng việt

SUM Scanning Llectron Microscope —_Llién vi dién tir quét

PLE Photoluminescence excitation Kích thích huỳnh quang

Khuéch dai sợi quang pha tạp HDEA |HrbiumDopedEibvrAmpliies

đất hiểm

EDF Erbium Doped Fiber đợi quang pha tạp đất hiểm

Deposition

Modified Chemical Vapor Lắng dong hơi hóa chất bên

TEOS _ | Tetraethylorthosilicate Tén héa chat

Advancod Inshilute lor Scicttec — Viện Tiên tiến khóa học công

MO PAU

"thông tin liên lạc bằng ánh sáng là lnh vực gắn liên với lịch sử phát triển của loài người Ngay Lừ xa xua, con người đã biết liên lạc với nhau bằng cách ra dâu (hand signal), một cách thức liên lạc dơn giản nhưng chỉ thục hiện dược đười ánh sáng Sau đó, con người sử đụng tín hiệu khói (smoke signal) Thông điệp được truyền đi bằng cách thay đổi đụng khỏi phát ra từ lửa Tuy nhưên, các phương pháp liên lạc nảy không thể cho khá năng truyền tải thông tin đi xa cũng như mang theo các thông điệp khó vả phúc tap

“Trãi qua một thời gian đài kế từ khi con nguời sử dụng ảnh sáng mặt trời và lửa để truyền tái các thông tin liên lạc cho đến nay, thông tin liên lạc sử dựng ảnh

sáng đã phát triễn vượt bậc và trỏ thành các hệ thông thông tin quang hiện đại Có

thê nói, hệ thông thông tín quang là loại tiên tiên nhất đang được sử dụng nhằm cải thiện chất lượng dich vụ viễn thông Vấn dé đặt ra là để truyền tải thông tin bằng ánh sang, can phải có môi trường truyền sáng phù hợp Các nhà khoa học đá không Trgừng nghiên cứu cãi tiên và phát triển cho ra đời các vật liệu dẫn sóng quang cho

"hiệu suất cao, tốn bao thắp trong, quả trình truyền

Vật liệu đẫn sông quang pha Lạp đất hiểm ngoài khả năng là môi truyền đẫn tốt

còn có khả năng khuếch đại tín hiệu dựa trên phát xa dắc trưng của các nguyên tổ

đất hiểm trong nên silica có thể ứng dụng trong chế tạo sợi quang, lớp active trong các mạch quang tích hợp và trong điệt laser

Hiện nay, trên thể giới các nghiên cứu chế tạo vật liệu dẫn sóng quang chú yếu dya trén vat ligu nén silica (SiO,), vi thuy tinh silica trong suét ở vùng nhìn thấy và héng ngoai gan diéu này rất cần thiết trong truyền quang, ngoài ra chỉ số chiết suat của nó cũng có thể thay đổi dễ dáng nhờ pha tạp các oxit khác như Al;Os, TÌO;,

TRO, P;O¿, GeO; khả năng truyền đẫn quang của vật liệu thủy tính Silica khi pha

tạp các thành phần oxit trên là điều đã được nghiên cứu tỉ mĩ và kiểm chứng qua những ứng dụng cụ thể Ngoài ra, người ta đã tìm cách pha tạp thêm các nguyên tế

đất hiểm để ngoài kha năng truyền dẫn sóng quang, vật liệu nảy còn có khả năng,

khuếch đại tín hiệu do phát xe đặc trưng của những nguyên tổ đất hiểm cu thé pho