Đề tài màng điện sắc
MÀNG ĐiỆN SẮC ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VẬT LIỆU BM VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN MÀNG MỎNG GVHD: Ths. Tạ Thị Kiều Hạnh Nhóm 6: ĐỀ TÀI: I.1.1 Định nghĩa: • Hiệu ứng điện sắc là hiện tượng vật lý biểu hiện sự biến đổi thuận nghịch tính chất quang của vật liệu dưới sự tác động của điện trường phân cực tương ứng áp vào vật liệu. Một biểu hiện cơ bản của hiệu ứng này là sự thay đổi màu sắc của vật liệu khi được đặt trong điện trường. Các vật liệu có tính điện sắc như trên được gọi là vật liệu điện sắc. • Vật liệu điện sắc, do đặc trưng cơ bản là sự thay đổi tính chất quang nên thông thường vật liệu được chế tạo dưới dạng màng mỏng. Khi áp điện trường phân cực vào vật liệu điện sắc, tùy thuộc vào loại vật liệu và chiều phân cực của điện trường mà ta có thể quan sát thấy trên vật liệu có quá trình thay đổi màu sắc một cách rõ ràng. Hình I.1: Linh kiện điện sắc I.1.2 Phân loại: • Vật liệu điện sắc cathode: là loại vật liệu điện sắc được phủ trên điện cực làm việc phân cực âm, quá trình nhuộm màu xảy ra. Quá trình này tương ứng với sự khuếch tán các cation từ chất điện ly vào trong vật liệu cùng với việc tiêm điện tử từ điện cực làm việc để cân bằng điện tích. Khi điện cực làm việc được phân cực dương, quá trình tẩy màu xảy ra. Quá trình tương ứng với việc cation và điện tử xâm nhập vào vật liệu trong quá trình nhuộm bị đẩy ra khỏi vật liệu. • Vật liệu điện sắc anode: là loại vật liệu mà quá trình nhuộm màu xảy ra khi điện cực làm việc được phân cực dương - tương ứng với việc thoát ra của các cation kèm theo các điện tử. Quá trình tẩy màu xảy ra khi đổi chiều phân cực của điện trường - tương ứng với việc xâm nhập ngược lại đồng thời của các cation và các điện tử vào trong vật liệu. !"#"$%!&%'( )'*+, !/)!0 1%!&%+2, 34%'5!6!$% 7'"89:7; <=>!0!7?7 '"8'@!!ABC! DEFG94 'H7;'@!!AB I4% J K Có nhiều loại màng điện sắc: Oxit vô cơ, polymer điện sắc, màng điện sắc hữu cơ khác. Ví dụ: - L- < - M- 2*- <- N- OO P +Trong tinh thể WO 3 xung quanh mỗi ion W sẽ có 6 ion Oxy II.Màng đện sắc WO 3 I.1.3 Cấu trúc vật liệu WO3 +Nguyên tố W có cấu hình điện tử là (Xe)4f 14 5d 4 6s 2 [...]... mẫu (điện cực dương) Quá trình này là quá trình phóng điện có kèm theo phát sáng (sự phát quang do iôn hóa) Vì dòng điện là dòng điện một chiều nên các điện cực phải dẫn điện để duy trì dòng điện, do đó kỹ thuật này thường chỉ dùng cho các bia dẫn điện (bia kim loại, hợp kim ) Hình II.1: Hệ phún xạ Magnetron DC 15 II.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ phún xạ : Anode (cũng có thể là đế cần phủ màng) :... cách điện 17 II.1.3 Nguyên lý hoạt động : Khi thế âm được áp vào hệ, giữa Anod và Kathod sinh ra một điện trường E làm định hướng và truyền nặng lượng cho các hạt mang điện có trong hệ Những điện tử và ion tạo thành thác lũ điện tử, những ion đập vào kathod và giải phóng các điện tử thứ cấp, các điện tử này được gia tốc trong điện trường E đồng thời bị tác động của từ trường B ,từ trường này sẽ giữ điện. .. điện tử đã được tăng lên nhiều lần trước khi nó đến anod 18 19 II.1.3 Nguyên lý hoạt động : Trong quá trình chuyển động của điện tử, điện tử sẽ va chạm với các nguyên tử hay phân tử khí và sinh ra những ion Các ion này được gia tốc đến Kathod và làm phát ra những điện tử thứ cấp Như vậy nồng độ điện tử sẽ tăng, khi số điện tử được sản sinh bằng số điện tử mất đi do quá trình tái hợp, lúc đó phóng điện. .. 2.1.5 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp Sol-gel a.Ưu điểm: Thiết bị tạo màng đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp và có thể tạo màng có độ tinh khiết cao từ vật liệu ban đầu, bên cạnh đó phương pháp có nhiều ứng dụng trong việc tạo màng bảo vệ, màng có tính chất quang học, tạo màng chống phản xạ, bộ nhớ quang, màng đa lớp tạo vi điện tử, tạo kính giao thoa 36 ... của màng điện sắc xuất hiện không phải là do cấu trúc mạng lý tưởng của WO3 mà chính là do sự tạo thành các sai hỏng bề mặt Chính việc hình thành các sai hỏng này khiến cho mạng có khả năng trữ các ion nhỏ H+, Li+, Na+ trong các lỗ hỏng Và hình thành cấu trúc MxWO3, chính cấu trúc này có khả năng hấp thụ cao ánh sáng trong vùng khả kiến hình thành các đặc tính quý 13 II.Các phương pháp chế tạo màng điện. .. màng điện sắc II.1 Phún xạ Magnetron DC : 14 II.1.1 Định nghĩa : Là kỹ thuật phún xạ sử dụng hiệu điện thế một chiều để gia tốc cho các ion khí hiếm Bia vật liệu được đặt trên điện cực âm (catốt) trong chuông chân không được hút chân không cao, sau đó nạp đầy bởi khí hiếm (thường là Ar hoặc He ) với áp suất thấp (cỡ 10-2 mbar) Người ta sử dụng một hiệu điện thế một chiều cao thế đặt giữa bia (điện cực... khếch tán sao cho áp suất trong buồng khoảng 10-2 torr thì cho hỗn hợp khí Ar+O2 vào buồng bằng hệ van kim, sau đó phóng điện làm sạch bề mặt bia là kim loại Vonlfram khoảng 5 phút, trong khi phóng điện đế được quay ra hệ Magnetron 22 II.1.4 Quá trình thực hiện: II.1.4.3 Phủ màng : Màng được phủ trên đế lam thủy tinh với khoảng cách giữa bia và đế thay đổi trong khoảng giá trị 5cm ,6cm,7cm Bia làm bằng... do quá trình tái hợp, lúc đó phóng điện tử duy trì, lúc này khí phát sáng trên bề mặt bia, thế phóng điện giảm và dòng tăng nhanh Những điện tử năng lượng cao sinh ra nhiều ion và những ion năng lượng cao đập vào kathod làm phún xạ vật liệu bia và bức xạ các điện tử thứ cấp để tiếp tục duy trì phóng điện, lúc này khi tăng thế rất nhỏ dòng sẽ tăng đáng kể 20 II.1.4 Quá trình thực hiện: II.1.4.1 Xử lý... sở cấu trúc cho các màng oxide kim loại.Hiện tượng ngưng tụ xảy ra liên tục làm cho liên kết Kim loại-oxide-kim loại không ngừng tăng lên cho đến khi tạo ra một mạng lưới Kim loại-oxide-kim loại trong khắp dung dịch MOR + MOH M-O-M + ROH MOH + MOH M-O-M + H2O Các thông số ảnh hưởng đến phản ứng ngưng tụ là : xúc tác, nhiệt độ, dung môi, phản ứng nghịch……… 32 2.1.4 Phương pháp tạo màng : Kĩ thuật nhúng(dip... Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ phún xạ : Anode (cũng có thể là đế cần phủ màng) : anode được nối đất , đặt song song với kathod và được đặt trong vùng chiếu sáng kathod thứ 2 của phóng điện ẩn để không cản trở sự phóng điện với đất tốt 16 II.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ phún xạ : Kathod: được cấp thế âm cỡ 200800 V Vật liệu cần phủ (hay bia là kim loại Tungsten) dùng để phún xạ là một tấm kim loại . ứng này là sự thay đổi màu sắc của vật liệu khi được đặt trong điện trường. Các vật liệu có tính điện sắc như trên được gọi là vật liệu điện sắc. • Vật liệu điện sắc, do đặc trưng cơ bản là. màu sắc một cách rõ ràng. Hình I.1: Linh kiện điện sắc I.1.2 Phân loại: • Vật liệu điện sắc cathode: là loại vật liệu điện sắc được phủ trên điện. 34%'5!6!$% 7'"89:7; <=>!0!7?7 '"8'@!!ABC! DEFG94 'H7;'@!!AB I4% J K Có nhiều loại màng điện sắc: Oxit vô cơ, polymer điện sắc, màng điện sắc hữu cơ khác. Ví dụ: - L- < - M- 2*-