1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

(LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​

59 23 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Tổng Hợp, Nghiên Cứu Đặc Trưng Cấu Trúc Và Khả Năng Phát Quang Của Vật Liệu BaTiO3 Pha Tạp Một Số Ion Đất Hiếm
Tác giả Nguyễn Hải Yến
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Quốc Dũng, PGS. TS. Đặng Đức Dũng
Trường học Đại học Thái Nguyên
Chuyên ngành Hóa Vô Cơ
Thể loại luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2019
Thành phố Thái Nguyên
Định dạng
Số trang 59
Dung lượng 2,22 MB

Nội dung

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN HẢI YẾN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU BaTiO3 PHA TẠP MỘT SỐ ION ĐẤT HIẾM LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC THÁI NGUN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN HẢI YẾN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU BaTiO3 PHA TẠP MỘT SỐ ION ĐẤT HIẾM Hóa Vơ Cơ Mã ngành: 8.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quốc Dũng PGS TS Đặng Đức Dũng THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Tổng hợp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc khả phát quang vật liệu BaTiO pha tạp số ion đất hiếm” thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái Nguyên, tháng 05 năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Hải Yến Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành TS Nguyễn Quốc Dũng PGS TS Đặng Đức Dũng thầy giáo trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn thầy giáo, giáo Khoa Hóa học, thầy Phịng Đào tạo, thầy cô Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em q trình học tập, nghiên cứu, để hồn thành luận văn khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo cán phịng thí nghiệm Hố lý - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên bạn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới Viện Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hỗ trợ số phép phân tích q trình hồn thiện luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân cịn hạn chế, nên kết nghiên cứu cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn, để luận văn hoàn thiện Luận văn thực hỗ trợ Bộ Khoa học công nghệ thông qua đề tài mã số ĐTĐLCN.29/18 Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 05 năm 2019 Tác giả Nguyễn Hải Yến Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC ii iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG iv v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử phát triển ưng dụng BaTiO3 1.2 Đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu BaTiO3 1.2.1 Đặc trưng cấu trúc 1.2.1.1 Cấu trúc lập phương BTO .4 1.2.1.2 Cấu trúc tứ giác BTO 1.2.1.3 Cấu trúc lục giác BTO 1.2.2 Tính chất vật liêu BaTiO3 .6 1.2.2.1 Tính chất điện mơi 1.2.2.2 Tính chất sắt điện 1.2.2.3 Tính chất áp điện 1.2.2.4 Tính chất quang 11 1.3 Một số nghiên cứu nước Chương THỰC NGHIỆM 20 2.1 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 20 17 2.1.1 Dụng cụ thiết bị 20 2.1.2 Hóa chất 20 2.1.3 Quy trình chế tạo vật liệu .20 2.2 Các phép đo phân tích cấu trúc vật liệu 21 2.2.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .21 2.2.2 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 21 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn 2.2.2 Phương pháp phổ Raman .22 2.3.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .22 2.3.5 Phương pháp đo phổ hấp thụ UV-vis .23 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Vật liệu BTO pha tạp Er 24 24 3.1.1 Hình thái bề mặt vật liệu 24 3.1.2 Thành phần nguyên tố vật liệu 25 3.1.3 Cấu trúc vật liệu .27 3.1.4 Phổ UV-vis vật liệu 30 3.1.5 Tính chất phát quang vật liệu 33 3.2 Vật liệu BTO pha tạp Pr 34 3.1.2 Hình thái bề mặt vật liệu 34 3.2.2 Thành phần nguyên tố vật liệu 36 3.2.3 Cấu trúc vật liệu .38 3.2.4 Phổ hấp thụ UV-vis vật liệu .41 3.2.5 Tính chất phát quang vật liệu 44 KẾT LUẬN 46 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên tiếng việt Tên tiếng Anh Viết tắt Barititanat Briumtitanate BTO Hiển vi điện tử quét bề mặt Nhiễu xạ tia X Phổ tán sắc lượng tia X Phát quang Scanning Electronic Microscope X-ray Diffraction Energy-dispersive X-ray spectroscopy photoluminescence Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com SEM XRD EDX PL http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phần thực số điện môi vật liệu BTO nhiệt độ phòng nhiệt độ chuyển pha Curie TC Bảng 1.2 Các thông số áp điện số vật liệu áp điện điển hình 11 Bảng 3.1 Kích thước hạt BTO BTO pha tạp Er tính từ phương trình Sherrer 29 Bảng 3.2 Kích thước hạt tính sử dụng phương trình Scherrer từ phổ XRD BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác 38 DANH MỤC HÌNH Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn Hình 1.1 Quá trình chuyển pha cấu trúc nhiệt độ chuyển pha vật liệu Hình 1.2 Cấu trúc lập phương BTO Hình 1.3 Cấu trúc tứ giác BTO Hình 1.4 Cấu trúc lục giác BTO Hình 1.5 (a) theo nhiệt độ tần số khác (b) Theo tần số mẫu gốm BTO Hình 1.6 Đường trễ sắt điện vật liệu gốm BaTiO nung 1100oC đến 1230oC Hình 1.7 Sơ đồ chuyển mức điện tử hấp thụ quang 12 Hình 1.8 Mơ hình tái hợp chuyển mức thẳng (E C lượng cực tiểu vùng dẫn, EV lượng cực đại vùng hóa trị) 13 Hình 1.9 Mơ hình tái hợp chuyển mức xiên 14 Hình 1.10 Phổ Raman nhiệt độ phòng BTO dạng đơn tinh thể, gốm khối kích thước nano 15 Hình 1.11 Phổ Raman nhiệt độ phịng màng mỏng BTO với độ dày khác .16 Hình 1.12 hình bố trí thí nghiệm để xác định thay đổi đặc trưng hấp thụ gây ánh sáng UV có cường độ IUV 16 Hình 1.13 Độ biến thiên hấp thụ đầu đò đỏ hàm cường độ tia UV 17 Hình 3.1 Ảnh SEM vật liệu: (a) BTO; (b) BTO+0.5Er; (c) BTO+1Er; (d) BTO+3Er; (e) BTO+5Er; (f) BTO+7Er; (g) BTO+9Er 24 Hình 3.2 Phổ tán sắc lượng tia X (a) BTO; (b) BTO+9Er 26 Hình 3.3 (a) Giản đồ nhiễu xạ tia X BTO hàm hàm lượng pha tạp Er (b) so sánh đỉnh nhiễu xạ (101) (110) .28 Hình 3.4 Phổ Raman BTO BTO pha tạp Er với tỉ lệ khác .29 Hình 3.5 Phổ Raman BTO BTO pha tạp Er với tỉ lệ khác .31 Hình 3.6 Phương pháp Wood-Taux xác định lượng vùng cấm BTO BTO pha tạp Er với tỉ lệ khác 32 Hình 3.7 Năng lượng vùng cấm BTO BTO pha tạp Er với tỉ lệ khác 33 Hình 3.8 Phổ PL BTO BTO pha tạp Er với tỉ lệ khác 34 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn Hình 3.9 Ảnh SEM vật liệu: (a) BTO; (b) BTO+0.5Pr; (c) BTO+1Pr; (d) BTO+3Pr; (e) BTO+5Pr; (f) BTO+7Pr; (g) BTO+9Pr 35 Hình 3.10 Phổ tán sắc lượng tia X (a) BTO; (b) BTO+9Pr 37 Hình 3.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X BTO hàm hàm lượng pha tạp Pr (b) đỉnh nhiễu xạ (101) (110) 39 Hình 3.12 Phổ Raman BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác 40 Hình 3.13 Phổ UV-Vis BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác 42 Hình 3.14 Phương pháp Wood-Taux xác định lượng vùng cấm vật liệu BTO BTO pha tạp Pr 43 Hình 3.15 Kết lượng vùng cấm BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác 44 Hình 3.16 Phổ PL BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác 44 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN download by : skknchat@gmail.com http://lrc.tnu.edu.vn Hình Ảnh SEM vật liệu: (a) BTO; (b) BTO+0.5Pr; (c) BTO+1Pr; (d) BTO+3Pr; (e) BTO+5Pr; (f) BTO+7Pr; (g) BTO+9Pr PL35 download by : skknchat@gmail.com Kết cho thấy kích thước hạt BTO pha tạp Pr khơng đồng với kích thước phân bố dải từ vài chục đến khoảng trăm nanomet Tương tự trường hợp BTO pha tạp Er nghiên cứu trên, ta thấy có thay đổi nhiều mặt hình thái cấu trúc quan sát ảnh SEM Phân tích sử dụng phương pháp XRD mà ta trình bày phần 3.2.2 Thành phần nguyên tố vật liệu Thành phần nguyên tố vật liệu xác định phương pháp phổ EDX thể Hình 3.10 Vùng lấy thành phần nguyên tố mẫu thể hình chèn phổ thành phần Kết phân tích thành phần từ phổ EDX Hình 3.10 (b) cho thấy cho mẫu BTO pha tạp Pr với tỉ lệ 9% mol xuất đỉnh đặc trưng nguyên tố Pr vùng lượng khoảng 5.5 keV đồng thời với việc xuất đỉnh phổ nguyên tố vật liệu gốc Ba, Ti OĐó chứng rõ ràng cho tồn nguyên tố Pr vật liệu gốc BTO PL36 download by : skknchat@gmail.com Hình 10 Phổ tán sắc lượng tia X (a) BTO; (b) BTO+9Pr PL37 download by : skknchat@gmail.com 3.2.3 Cấu trúc vật liệu Cấu trúc vật liệu BTO BOT pha tạp Pr xác định thơng qua nhiễu xạ tia X Hình 3.11(a) giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) vật liệu BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ Pr theo hàm lượng mol khác từ 0.5 đến %mol Tương tự mẫu BTO pha tạp Er, giản đồ XRD Pr pha tạp BTO cấu trúc tetragonal vật liệu BTO không thay đổi trước sau pha tạp vị trí đỉnh số lượng đỉnh khơng có thay đổi Điều chứng tỏ vật liệu BTO khơng có chuyển pha pha tạp đất Er Pr Đỉnh nhiễu xạ pha tạp TiO2 hay tiết pha pha khác không thu giản đồ nhiễu xạ tia X Ảnh hưởng nguyên tố Pr đến cấu trúc mạng tinh thể vật liệu BTO thể rõ Hình 3.11 (b) góc nhiễu xạ 2 phóng to dải từ 30 đến 33 Đỉnh nhiễu xạ có xu hướng dịch phía góc 2 lớn rõ ràng, điều chứng tỏ số mạng tinh thể mẫu BTO giảm hàm lượng tạp Pr tăng lên Điều giải thích cách tương tự sư cạnh tranh bán kính ions tạp Pr với cations vật liệu BTO gốc Đồng thời, xuất nút khuyết oxy cấu trúc mạng tinh thể nguyên nhân gây co mạng đáng kể cấu trúc BTO Hình 3.11 (b) đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh cho thấy tỉ lệ pha tạp lớn độ rộng phổ cao có xu hướng dịch chuyển sang phải Như phân tích pha tạp Er thay đổi kích thước hạt số mạng pha tạp Sử dụng phương trình Scherrer 3.1 ta tính kích thước hạt trung bình theo Bảng 3.2 Bảng Kích thước hạt tính sử dụng phương trình Scherrer từ phổ XRD BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác STT Ký hiệu mẫu λ (nm) FWHM (rad) β (rad) 2θ cosθ r (nm) BTO 0,1546 0,317 5,53.10-3 31,52 0,9624 26 BTO-0,5Pr 0,1546 0,321 5,60.10-3 31,54 0,9623 25 BTO-1Pr 0,1546 0,327 5,71.10-3 31,53 0,9623 25 BTO-3Pr 0,1546 0,332 5,79.10-3 31,54 0,9623 25 BTO-5Pr 0,1546 0,337 5,88.10-3 31,58 0,9622 24 BTO-7Pr 0,1546 0,342 5,97.10-3 31,59 0,9622 24 BTO-9Pr 0,1546 0,347 6,06.10-3 31,61 0,9621 24 PL38 download by : skknchat@gmail.com Hình 3.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X BTO hàm hàm lượng pha tạp Pr (b) đỉnh nhiễu xạ (101) (110) PL39 download by : skknchat@gmail.com Kết cho thấy khơng có thay đổi kích thước hạt tinh thể theo hàm lượng Pr pha tạp vào vật liệu BTO Kết phù hợp với việc tính tốn xác định ảnh hưởng tạp Er nồng độ pha tạp Er đến kích thước hạt tinh thể BTO Qua cho thấy, vật liệu đa tinh thể có cấu trúc perovskite BTO pha tạp Pr chế tạo thành công phương pháp sol-gel Hình 3.12 biểu diễn phổ Raman vật liệu BTO BTO pha tạp Pr Kết tương tự trường hợp BTO pha tạp Er mà biện luận cho thấy pha tạp khơng thay đổi hình dạng phổ tán xạ Raman Điều phù hợp với kết nghiên cứu cấu trúc BTO pha tạp Pr cho thấy vật liệu đơn pha với cấu trúc perovskite Hình 12 Phổ Raman BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác PL40 download by : skknchat@gmail.com 3.2.4 Phổ hấp thụ UV-vis vật liệu Hình 3.13 biểu diễn phổ UV-vis vật liệu BTO vật liệu BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác Tương tự trường hợp BTO pha tạp Er, pha tạp ta thấy bờ hấp thụ khoảng 318 nm không đổi cho mẫu vật liệu BTO BTO pha tạp Pr Tuy nhiên xuất đỉnh hấp thụ nhỏ 446 nm 560 nm pha tạp cho thấy xuất mức lượng định xứ Hình 3.14 biểu diễn phương pháp Wood-Tauc xác định độ rộng vùng cấm BTO BTO pha tạp Pr tương tự tính tốn hệ BTO pha tạp Er Kết tính tốn xác định độ rộng vùng cấm quang thể Hình 3.15 Kết cho thấy, pha tạp Pr độ rộng vùng cấm quảng vật liệu BTO có giảm nhỏ từ 3,24 eV khoảng 3,12 eV cho %mol Pr pha tạp BTO Sự thay đổi độ rộng vùng cấm quang theo nồng độ Pr pha tạp vật liệu BTO không đáng kể Sự thay đổi nhỏ giá trị độ rộng vùng cấm giải thích mức tạp định xứ Pr nằm vùng dẫn cấu trúc điện tử BTO PL41 download by : skknchat@gmail.com Hình 3.13 Phổ UV-Vis BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác PL42 download by : skknchat@gmail.com Hình 3.14 Phương pháp Wood-Taux xác định lượng vùng cấm vật liệu BTO BTO pha tạp Pr PL43 download by : skknchat@gmail.com Hình 3.15 Kết lượng vùng cấm BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác 3.2.5 Tính chất phát quang vật liệu Tính chất phát quang vật liệu BTO Pr pha tạp vật liệu BTO với hàm lượng Pr khác thể Hình 3.16 Hình 3.16 Phổ PL BTO BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác PL44 download by : skknchat@gmail.com Kết cho thấy, tương tự trường hợp pha tạp Er, pha tạp Pr xuất phát quang bước sóng dài Khi pha tạp Pr ta thấy xuất thêm vạch phát xạ bước sóng 546 nm (vai 542 nm) 590 nm (vai 578 nm 582 nm) số vạch phát quang với cường độ yếu bước sóng 738 nm, 745nm, 763 nm Rõ ràng giá trị lớn trường hợp pha tạp Er Và giá trị vạch có cường độ tăng mạnh nồng độ pha tạp lớn từ 1%mol đặc biệt bước sóng 546 nm, cịn cao bước sóng phát quang thân BTO Điều chứng tỏ vật liệu BTO phát quang mạnh vùng ánh sáng khả kiến có xuất tạp kim loại đất Như vậy, pha tap Er Pr ta thấy xuất vùng phát quang có bước sóng dài thể hình thành trạng thái định xứ mức nặng lượng vùng cấm Nguyên tố đất khác có dịch chuyển bước sóng khác hành vi tương tự Kết quan trọng tích hợp đặc trưng phát quang vùng khả kiến cho vật liệu áp điện BTO Vật liệu phát quang vùng khả kiến hứa hẹn mở khả tích hợp đặc trưng quang-điện linh kiên điện tử thông minh PL45 download by : skknchat@gmail.com KẾT LUẬN Đã chế tạo thành công vật liệu BaTiO BTO pha tạp đất Er Pr phương pháp sol-gel Kích thước hạt đơn tinh thể khơng có thay đổi nhiều phát triển hình thái bề mặt không đồng Vật liệu BTO BTO pha tạp Er, Pr có cấu trúc tetragonal Độ rộng vùng cấm quang vật liệu BTO thay đổi nhỏ có xuất tạp Er Pr Vật liệu BTO phát quang mạnh vùng ánh sáng khả kiến pha tạp Er Pr PL46 download by : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Lương Văn Việt,(2013), “Chế tạo, nghiên cứu khả ứng dụng vật liệu perovskite có hệ số nhiệt điện trở dương”, Luận văn tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội TÀI LIỆU TIẾNG ANH 2.Anh L D., Okamoto N., Seki M., Tabata H., Tanaka M., and Ohya S., 2017, “Hidden Peculiar Magnetic Anisotropy at the Interface in a Ferromagnetic Perovskite-Oxide Heterostructure.” Scientific Reports (1), 1–7 Djurišić, A B., F Z Liu, H W Tam, M K Wong, A Ng, C Surya, W Chen, and Z B He 2017, “Perovskite Solar Cells - An Overview of Critical Issues.” Progress in Quantum Electronics 53 (June), 1–37 Fergus J W., 2007, “Perovskite Oxides for Semiconductor-Based Gas Sensors.” Sensors and Actuators, B: Chemical 123 (2), 1169–79 Feteira A., Keith G M., Rampling M J., Kirk C A., Reaney I M., Sarma K., Mc Alford N., and Sinclair D C., 2002, “Synthesis and Characterisation of GaDoped Hexagonal BaTiO3.” Crystal Engineering (3-4 SPEC.), 439–48 6.Glazer A M., 2002, “The Classification of Tilted Octahedra in Perovskites.” Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry 28 (11): 3384–92 Hollenstein E., Matthew D., Dragan D., and Nava S., 2005, “Piezoelectric Properties of Li- and Ta-Modified (K0.5Na 0.5)NbO3 Ceramics.” Applied Physics Letters 87 (18), 1–3 Kaminow I.P., 2008, “Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials.” Proceedings of the IEEE 66 (10), 1299–1299 Kułek J., Szafraniak I., Hilczer B., and Połomska M., 2007, “Dielectric and Pyroelectric Response of PVDF Loaded with BaTiO3 Obtained by Mechanosynthesis.” Journal of Non-Crystalline Solids 353 (47–51), 4448–52 PL47 download by : skknchat@gmail.com 10 Langhammer H T., Müller T., Felgner K H., and Abicht H P 2000, “Crystal Structure and Related Properties of Manganese-Doped Barium Titanate Ceramics.” Journal of the American Ceramic Society 83 (3), 605–11 11, Ma N., Zhang B P., Yang W G., and Guo D., 2012, “Phase Structure and NanoDomain in High Performance of BaTiO3 Piezoelectric Ceramics.” Journal of the European Ceramic Society 32 (5), 1059–66 12 Mathur S., 2012, “Thin Film Deposition By Sol-Gel and CVD Processing of Metal-Organic Precursors.” Chemical Physics of Thin Film Deposition Processes for Micro- and Nano-Technologies, 91–118 13 Meng D., Guo H., Cui Z., Ma C., Zhao J., Lu J., Xu H., et al ,2018, “StrainInduced High-Temperature Perovskite Ferromagnetic Insulator.” Proceedings of the National Academy of Sciences 115 (12): 2873–77 14 Mitic V V., Paunovic V., and Pavlovic V.,2014, “Microstructure and Dielectric Properties of Rare-Earth Doped BaTiO3 Ceramics.” Ferroelectrics 470 (1), 159–67 15 Ross G., Montemezzani G., Bernasconi P., Zgonik M., and Günter P., 1996, “Strong Ultraviolet Induced Absorption and Absorption Gratings in BaTiO3.” Journal of Applied Physics 79 (7), 3665–68 16 Simon S L., Hajjaji A., Emziane Y., Guiffard B., and Guyomar D., 2007, “ReInvestigation of Synthesis of BaTiO3 by Conventional Solid-State Reaction and Oxalate Coprecipitation Route for Piezoelectric Applications.” Ceramics International 33 (1), 35–40 17 Sinclair D C., Janet M., Skakle S., Morrison F D., Smith I., and Beales T P., 1999, “Structure and Electrical Properties of Oxygen-Deficient Hexagonal BaTiO 3,” no 2, 1327–31 18 Sonia P K., Kumar P., Prakash C., and Agrawal D K., 2012, “Low Temperature Synthesis and Dielectric, Ferroelectric and Piezoelectric Study of Microwave Sintered BaTiO Ceramics.” Ceramics International 38 (2), 1585–89 19 Tian B B., Liu Y., Chen L F., Wang J L., Sun S., Shen H., Sun J L., et al., 2015, “Space-Charge Effect on Electroresistance in Metal-Ferroelectric-Metal Capacitors.” Scientific Reports 5: 1–9 PL48 download by : skknchat@gmail.com 20 Valasek J., 1921, “Piezo-Electric and Allied Phenomena in Rochelle Salt.” Physical Review 17 (4): 475–81 21 Yang F., Yang L., Ai C., Xie P., Lin S., Wang C.Z., and Lu X., 2018, “Tailoring Bandgap of Perovskite BaTiO3 by Transition Metals Co-Doping for VisibleLight Photoelectrical Applications: A First-Principles Study.” Nanomaterials (7), 455 22 Yu Z., Ang C., Guo R., and Bhalla A S.,2002, “Piezoelectric and Strain Properties of Ba(Ti 1-XZr x)O Ceramics.” Journal of Applied Physics 92 (3), 1489–93 PL49 download by : skknchat@gmail.com ... PHẠM NGUYỄN HẢI YẾN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU BaTiO3 PHA TẠP MỘT SỐ ION ĐẤT HIẾM Hóa Vơ Cơ Mã ngành: 8.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người... khả phát triển vật liệu đa pha chức ứng dụng linh kiện điện tử hệ Do đó, luận văn nghiên cứu ảnh hưởng pha tạp ion đất đến đặc trưng cấu trúc vật liệu BaTiO3 định hướng nghiên cứu tính chất quang. .. nghiên cứu tính chất quang phát quang vật liệu Với lý nêu trên, tiến hành đề tài: ? ?Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc khă phát quang vật liệu BaTiO3 pha tạp số ion đất hiếm” PL1 download by

Ngày đăng: 07/04/2022, 12:45

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1. Quá trình chuyển pha cấu trúc và nhiệt độ chuyển pha của vật liệu. - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.1. Quá trình chuyển pha cấu trúc và nhiệt độ chuyển pha của vật liệu (Trang 13)
Cấu trúc dạng khối của BaTiO3 với vị trí 8 đỉnh của hình lập phương được chiếm bởi cation Ba2+, tâm của 6 mặt hình lập phương là vị trí của anion O2-  và tâm của hình lập phương là vị trí của cation Ti4+ - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
u trúc dạng khối của BaTiO3 với vị trí 8 đỉnh của hình lập phương được chiếm bởi cation Ba2+, tâm của 6 mặt hình lập phương là vị trí của anion O2- và tâm của hình lập phương là vị trí của cation Ti4+ (Trang 14)
Hình 1.3. Cấu trúc tứ giác của BTO [6] - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.3. Cấu trúc tứ giác của BTO [6] (Trang 15)
Trong cấu trúc này ta có thể hình dung là hai đáy của ô mạng lập phương bị “kéo dãn” làm cho khoảng cách giữa các ion O2-  nằm ở tâm 2 đáy tăng lên, kết quả là ion Ti4+ bị dịch đi dọc theo trục c và gây ra sự phân cực tự phát trong ô mạng. - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
rong cấu trúc này ta có thể hình dung là hai đáy của ô mạng lập phương bị “kéo dãn” làm cho khoảng cách giữa các ion O2- nằm ở tâm 2 đáy tăng lên, kết quả là ion Ti4+ bị dịch đi dọc theo trục c và gây ra sự phân cực tự phát trong ô mạng (Trang 15)
Bảng 1.1. Phần thực hằng số điện môi của vật liệu BTO tại nhiệt độ phòng và nhiệt độ chuyển pha Curie TC - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Bảng 1.1. Phần thực hằng số điện môi của vật liệu BTO tại nhiệt độ phòng và nhiệt độ chuyển pha Curie TC (Trang 16)
Hình 1.5. (a) theo nhiệt độ tại các tần số khác nhau (b) Theo tần số của mẫu gốm BTO [23] - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.5. (a) theo nhiệt độ tại các tần số khác nhau (b) Theo tần số của mẫu gốm BTO [23] (Trang 17)
Hình 1.6. Đường trễ sắt điện của vật liệu gốm BaTiO3 nung ở 1100oC đến 1230oC [11] - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.6. Đường trễ sắt điện của vật liệu gốm BaTiO3 nung ở 1100oC đến 1230oC [11] (Trang 19)
Bảng 1.2 là các thông số áp điện của một số vật liệu áp điện điển hình khi so sánh với các đặc trưng áp điện của vật liệu  BTO. - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Bảng 1.2 là các thông số áp điện của một số vật liệu áp điện điển hình khi so sánh với các đặc trưng áp điện của vật liệu BTO (Trang 21)
Hình 1.7. Sơ đồ chuyển mức điện tử trong hấp thụ quang - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.7. Sơ đồ chuyển mức điện tử trong hấp thụ quang (Trang 22)
Hình 1.8. Mô hình tái hợp chuyển mức thẳng (EC là năng lượng cực tiểu của vùng dẫn, EV là năng lượng cực đại của vùng hóa trị) - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.8. Mô hình tái hợp chuyển mức thẳng (EC là năng lượng cực tiểu của vùng dẫn, EV là năng lượng cực đại của vùng hóa trị) (Trang 23)
Hình 1.9. Mô hình tái hợp chuyển mức xiên - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.9. Mô hình tái hợp chuyển mức xiên (Trang 24)
Hình 1.10. Phổ Raman ở nhiệt độ phòng của BTO dạng đơn tinh thể, gốm khối và kích thước nano [9]. - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.10. Phổ Raman ở nhiệt độ phòng của BTO dạng đơn tinh thể, gốm khối và kích thước nano [9] (Trang 25)
Hình 1.11. Phổ Raman ở nhiệt độ phòng của màng mỏng BTO với các độ dày khác nhau [9] - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.11. Phổ Raman ở nhiệt độ phòng của màng mỏng BTO với các độ dày khác nhau [9] (Trang 26)
Hình 1.13. Độ biến thiên hấp thụ do đầu đò đỏ là một hàm của cường độ tia UV [15]. - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 1.13. Độ biến thiên hấp thụ do đầu đò đỏ là một hàm của cường độ tia UV [15] (Trang 27)
3.1.1. Hình thái bề mặt của vật liệu - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
3.1.1. Hình thái bề mặt của vật liệu (Trang 34)
Hình 3.4. Phổ Raman của BTO và BTO pha tạp Er với các tỉ lệ khác nhau - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.4. Phổ Raman của BTO và BTO pha tạp Er với các tỉ lệ khác nhau (Trang 39)
Bảng 3.1. Kích thước hạt của BTO và BTO pha tạp Er tính từ phương trình Sherrer - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Bảng 3.1. Kích thước hạt của BTO và BTO pha tạp Er tính từ phương trình Sherrer (Trang 39)
Hình 3.7. Năng lượng vùng cấm của BTO và BTO pha tạp Er với tỉ lệ khác nhau - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.7. Năng lượng vùng cấm của BTO và BTO pha tạp Er với tỉ lệ khác nhau (Trang 43)
Hình 3.8. Phổ PL của BTO và BTO pha tạp Er với các tỉ lệ khác nhau - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.8. Phổ PL của BTO và BTO pha tạp Er với các tỉ lệ khác nhau (Trang 44)
Hình 3.9. Ảnh SEM vật liệu: (a) BTO; (b) BTO+0.5Pr; (c) BTO+1Pr; (d) BTO+3Pr; (e) BTO+5Pr; (f) BTO+7Pr; (g) BTO+9Pr - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.9. Ảnh SEM vật liệu: (a) BTO; (b) BTO+0.5Pr; (c) BTO+1Pr; (d) BTO+3Pr; (e) BTO+5Pr; (f) BTO+7Pr; (g) BTO+9Pr (Trang 45)
Hình 3.10. Phổ tán sắc năng lượng ti aX của (a) BTO; (b) BTO+9Pr - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.10. Phổ tán sắc năng lượng ti aX của (a) BTO; (b) BTO+9Pr (Trang 47)
Hình 3.11 (b) là đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh nhất cho thấy khi tỉ lệ pha tạp càng lớn thì độ rộng của phổ càng cao và có xu hướng dịch chuyển sang phải - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.11 (b) là đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh nhất cho thấy khi tỉ lệ pha tạp càng lớn thì độ rộng của phổ càng cao và có xu hướng dịch chuyển sang phải (Trang 48)
Hình 3.11. Giản đồ nhiễu xạ ti aX của BTO như là hàm của hàm lượng pha tạp Pr và (b) đỉnh nhiễu xạ (101) và (110)  - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.11. Giản đồ nhiễu xạ ti aX của BTO như là hàm của hàm lượng pha tạp Pr và (b) đỉnh nhiễu xạ (101) và (110) (Trang 49)
Hình 3.12 biểu diễn phổ Raman của vật liệu BTO và BTO pha tạp Pr. Kết quả tương tự như trường hợp BTO pha tạp Er mà chúng tôi đã biện luận ở trên cho thấy sự pha tạp hầu như không thay đổi hình dạng phổ tán xạ Raman - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.12 biểu diễn phổ Raman của vật liệu BTO và BTO pha tạp Pr. Kết quả tương tự như trường hợp BTO pha tạp Er mà chúng tôi đã biện luận ở trên cho thấy sự pha tạp hầu như không thay đổi hình dạng phổ tán xạ Raman (Trang 50)
Hình 3.14. Phương pháp Wood-Taux xác định năng lượng vùng cấm của vật liệu BTO và BTO pha tạp Pr - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.14. Phương pháp Wood-Taux xác định năng lượng vùng cấm của vật liệu BTO và BTO pha tạp Pr (Trang 53)
Hình 3.15. Kết quả năng lượng vùng cấm của BTO và BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác nhau - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
Hình 3.15. Kết quả năng lượng vùng cấm của BTO và BTO pha tạp Pr với tỉ lệ khác nhau (Trang 54)
3.2.5. Tính chất phát quang của vật liệu - (LUẬN văn THẠC sĩ) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu batio3 pha tạp một số ion đất hiếm​
3.2.5. Tính chất phát quang của vật liệu (Trang 54)

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w