thuyết trình màng nhiệt điện sắc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VẬT LIỆU MÀNG NHIỆTĐIỆN SẮC Phạm Quỳnh Như Luận Trần Hòa Huỳnh Quốc Việt Huỳnh Tấn Đạt Huỳnh Văn Trung Ninh Đức phát Lê Tiến Anh NHÓM Võ Xuân Quý Phạm Hoàng Vũ 10 Ngô Thị Yến MÀNG NHIỆT SẮC MÀNG ĐIỆN SẮC A.MÀNG ĐIỆN SẮC ĐỊNH NGHĨA MÀNG ĐIỆN SẮC PHÂN LOẠI-TÍNH CHẤT PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ỨNG DỤNG CÂU HỎI ĐỊNH NGHĨA I MÀNG ĐIỆN SẮC LÀ GÌ?  Là loại màng thể biến đổi thuận nghịch tính chất quang vật liệu tác động điện trường phân cực tương ứng áp vào chúng hìnhHình1: Mô hình màng điện sắc II.PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT 1.PHÂN LOẠI PHÂN LOẠI Vật liệu điện sắc Cathode Oxit kim loại: W, Ti, V, Nb, Ta, Mo Vật liệu điện sắc Anode Oxit kim loại: Ni, Cr, V, Fe, Co, Ir II.PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT Khi làm việc với phân cực âm, trình tương ứng QUÁ TRÌNH với việc khuếch tán cation từ chất điện ly NHUỘM MÀU vào vật liệu với việc tiêm điện tử để cân điện VẬT LIỆU ĐIỆN SẮC CATHODE QUÁ TRÌNH TẨY MÀU Khi làm việc với phân cực dương, trình tương ứng với việc cation điện tử xâm nhập vào vật liệu trình nhuộm bị đẩy khỏi vật liệu II.PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT Là loại vật liệu mà trình nhuộm màu xảy QUÁ TRÌNH điện cực làm việc phân cực dương NHUỘM MÀU tương ứng với việc thoát cation kèm theo điện tử VẬT LIỆU ĐIỆN SẮC ANODE QUÁ TRÌNH TẨY MÀU Quá trình tẩy màu xảy đổi chiều phân cực điện trường tương ứng với việc xâm nhập ngược lại đồng thời cation điện tử vào vật liệu II.PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT TÍNH CHẤT  Màng điện sắc có tính chất quan trọng đặc biệt vùng ánh sáng nhìn thấy  Màng điện sắc có khả biến đổi màu thuận nghịch từ trạng thái suốt sang trạng thái nhuộm màu áp điện thích hợp  Sự biến đổi thuận nghịch tính chất quang có tiêm vào thoát cặp ion điện tử  Vật liệu điện sắc biến đổi trạng thái từ suốt sang có màu phản xạ ion điện tử tiêm vào hay từ trạng thái có màu sang suốt gần suốt ngược lại Cấu trúc WO3  Ở điều kiện bình thường WO3 có độ rộng vùng cấm 3.2eV suốt vùng khả kiến  WO3 có cấu trúc perovskite hình thành sở bát diện  WO3 chung đỉnh với W tâm oxy đỉnh bát diện Hình 2: Cấu trúc tinh thể WO3 4.Cấu trúc V2O5  V2O5 tinh thể màu vàng hay đỏ, tan axit đặc nóng  V2O5 xem xây dựng từ cặp hình chóp tam giác biến dạng hHình : Cấu trúc tinh thể V2O5 10 III.3.2:PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY TRỰC TIẾP  Vật liệu (rắn, lỏng, bột)  Hơi vật liệu bốc cung cấp E → hóa lên phía Nguyên tắc chung 63  Cuối cùng, vật liệu ngưng tụ đế, phân bố kết tinh a.BỐC BAY NHIỆT ĐIỆN TRỞ Một hệ bốc bay chân không gồm phận chính:  Hệ bơm chân không  Buồng chân không  Nguồn nhiệt Hình 37 :Sơ đồ hệ bốc bay chân không đơn giản  Hệ giữ & điều chỉnh Tđế 64 GIÁ ĐIỆN TRỞ Vòng dây điện trở 1 hay nhiều vòng dây  Làm  Vật liệu cần bốc bay quấn vòng dây Thuyền điện trở  Tấm kim loại dạng thuyền để chứa vật liệu  Làm Chén điện trở  Chén đốt nóng sợi điện trở quấn quanh nồi d > 1μm  Làm 65 Thạch anh chịu nhiệt phủ Al2O3 b:BỐC BAY BẰNG CHÙM ĐIỆN TỬ Cuộn từ trường Hạt vật liệu Mẫu Chùm electron Vật liệu cần phủ Súng e Chén đựng Chùm e Thế gia tốc (6-10kV) Hình 38:Nguyên lý bốc bay chùm điện tử Mẫu cung cấp lượng để hóa từ va chạm với chùm điện tử có động lớn Thế đốt Hình 39: Cấu tạo súng điện 66 Cuộn từ trường Vật liệu cần phủ Chùm electron Cathode đốt nóng  Phát xạ nhiệt điện tử  Chén đựng mẫu giải nhiệt nước để tránh hao mòn Chén đựng Thế gia tốc (6-10kV)  Chùm electron gia tốc điện trường, định hướng từ trường, va chạm với bề mặt vật liệu Thế đốt  Ưu điểm & hạn chế p.p bốc bay chùm điện tử ƯU ĐIỂM HẠN CHẾ Vật liệu Tnóng chảy cao HỢP CHẤT, HỢP KIM 67 Thiết bị đắt tiền! CHẾ TẠO MÀNG VO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY CHÙM ĐIỆN TỬ  Màng mỏng VO2 chế tạo phương pháp bốc bay chân không bắn phá chùm tia điện tử hội tụ lên bia đường kính 7mm, dày 10 mm làm từ vật liệu V2O3 độ 4N  Để nhận màng mỏng cấu trúc nanô, áp dụng phương pháp bốc bay chậm lên đế nguội (để phiến thủy tinh Corning2747, sợi quang đường kính vào 1,0mm  Tốc độ bốc bay vào khoảng 0.1 nm/s, chiều dày màng khống chế khoảng 150 – 180 nm  Sau lắng đọng, màng tái kết tinh tỏng lò chứa ôxy áp suất thấp cỡ x 10-2 Torr nhiệt độ 450˚C, tổng thời gian giờ, thời gian nâng nhiệt độ lò từ nhiệt độ phòng đến 450˚C giờ, giữ ổn định 450˚C hạ nhiệt độ xuống phòng 68 C:ƯU ĐIỂM,NHƯỢC ĐIỂM ƯU ĐIỂM:  Đơn giản  Dễ tạo màng hợp chất(vì làm bay vật liệu toàn thể hợp chất hợp kim bị bay màng tạo có hợp thức gần với vật liệu nguồn NHƯỢC ĐIỂM:  Không thể tạo màng mỏng  Khả khống chế chiều dày tốc độ bay bốc khó điều khiển  Chế tạo màng đa lớp khó khăn Hình 41:Bốc bay nhiệt 69 IV:ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG KÍNH PHẢN XẠ NHIỆT CẢM BIẾN NHIỆT QUANG 70 IV.1:KÍNH PHẢN XẠ NHIỆT KÍNH PHẢN XẠ NHIỆT 71 CẢM BIẾN NHIỆT QUANG Cảm biến nhiệt độ cáp quang cho ứng dụng sau: kiểm tra nhà máy, xe buýt, quán bar, quán bar quyền lực, triệt xung, tụ điện điều chỉnh hệ số công suất, khí cách điện cắt điện, đường dây phân phối điện cao áp, máy biến áp điện áp cao Hình 40:Cảm biến nhiệt quang 72 V.CÂU HỎI 1.Phương pháp bốc bay nhiệt gì? 2.Ưu nhược điểm phương pháp bốc bay nhiệt chùm electron? 73 74 Màng V2O5 chế tạo phương pháp sol-gel Màng WO3 chế tạo phương pháp phún xạ magnetron RF Màng VO2 chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt chân không 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI THE END 77 [...]... nghiệm phún xạ tạo màng Màng WO3 được chế tạo trên đế thủy tinh Khoảng cách đế và bia được giữ ổn định 5cm trong lúc phún xạ tạo màng Đối với bia phún xạ là loại bia gốm không dẫn điện Bếp cấp nhiêt không được phép hoạt động trong thời gian nguồn cao tần Để màng kết kinh tốt, màng sau khi phủ cần được ủ nhiệt với nhiệt độ và thời gian phù hợp Để điều chỉnh các tính chất đặc trưng của màng như độ dày,... cao thế đặt giữa bia và đế mẫu  Quá trình này là quá trình phóng điện kèm theo phát sáng (sự phát quang do ion hóa)  Là dòng điện một chiều nên các điện cực phải dẫn điện để duy trì dòng điện  Dùng các loại bia dẫn điện Hình 7:Hệ phún xạ 17 PHÚN XẠ MAGNETRON DC  Cathode: được cấp thế âm cỡ 200-800V Vật liệu cần phủ là một tấm kim loại Trong quá trình phún xạ bia bị các ion bắn phá nên nóng lên gây... hợp này cách điện  Anode (cũng có thể là đế cần phủ màng) : Anode được nối với đất , đặt song song với Cathode và được đặt trong vùng chiếu sáng cathode thứ 2 của phóng điện ẩn để không cản trở sự phóng điện với đất tốt Hình 8:Cấu tạo nguyên lý hoạt động 18 PHÚN XẠ MAGNETRON RF A.Giới thiệu chung: • Là 1 trong những kĩ thuật tạo màng mỏng bằng phương pháp phún xạ • Năng lượng của quá trình tạo thành... e theo điện trường đến đế với v lớn Đế ít bị đốt nóng Thích hợp tạo màng cho các loại đế không chịu được T0 cao: nhựa, giấy,… Đế bị đốt nóng 16 Thích hợp tạo các màng yêu cầu T0 cao PHÚN XẠ MAGNETRON DC Đặc điểm:  Bia vật liệu được đặt trên điện cực âm trong chân không được hút chân không cao, sau đó nạp đầy bởi khí hiếm  Sử dụng hiệu điện thế một chiều cao thế đặt giữa bia và đế mẫu  Quá trình này... diện Hình 5: Cấu trúc perovskite V2O5 11 III.PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MÀNG ĐIỆN SẮC PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ III.1 Phún xạ (Sputtering) hay Phún xạ catốt (Cathode Sputtering) là kỹ thuật chế tạo màng mỏng dựa trên nguyên lý truyền động năng PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL III.2 Là phương pháp tổng hợp hóa keo để tạo ra các vật liệu có hình dạng mong muốn ở nhiệt độ thấp 12 PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ  III.1.1.ĐỊNH NGHĨA: Dựa trên... tạo màng mỏng bằng phương pháp phún xạ • Năng lượng của quá trình tạo thành plasma được cung cấp bởi các dòng điện xoay chiều cao tần (f từ 2-20MHz) • Các nguyên tử tập hợp lại thành từng cụm trên chất nền để hình thành màng mỏng • Tùy theo nhiệt độ của chất nền , năng lượng ion hay áp suất mà màng được tạo ra có các hình thái khác nhau 19 PHÚN XẠ MAGNETRON RF B Nguyên lý hoạt động Đế tAr KhíAr Ar Ar... truyền qua của màng thì cần điều chỉnh các thông số chế tạo như áp suất riên phần 25 PHÚN XẠ MAGNETRON 26 ƯU ĐIỂM Tất cả các loại vật liệu đều có thể phún xạ Bia phún xạ dùng được lâu,vì lớp phún xạ rất mỏng 1 5 2 Có thể tạo màng mỏng từ bia có cấu hình đa dạng,phụ thuộc vào cách lắp đặt nam châm,bia có thể thiết kế theo hình dạng của bề mặt đế 4 3 27 Độ bám dính của màng với đế tốt,quy trình phún xạ... 99,999%  Trộn vào bình chân không theo tỷ lệ môn và áp suất riên phần như mong muốn Quá trình trộn được diễn ra như sau: Sau khi phóng điện khí làm sạch bề mặt đế khí trong buồng được hệ bơm chân không hút sạch đến áp suất khoảng 10-6 tor Mở van kim điều chỉnh khí oxy vào buồng kết hợp với việc đóng van chính làm giảm bớt điện tích hút buồng của bơm 24 Mở van điều chỉnh khí Ar vào buồng sao cho phần tăng... năng bằng cách: Dùng các ion khí hiếm được tăng tốc dưới điện trường bắn phá bề mặt vật liệu từ bia vật liệu, truyền động năng cho các nguyên tử này bay về phía đế và lắng đọng trên đế Hình 6 :Mô hình phún xạ 13 PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ III.1.2:PHÂN LOẠI III.1.2.1 III.1.2.2 III.1.2.3 Phún xạ phóng điện một chiều (DC discharge sputtering) Phún xạ phóngđiện xoay chiều (RF discharge sputtering) Phún xạ magnetron... dụng bằng cách đặt bên dưới bia các nam châm b) Phân loại MagnetronRF: Là kỹ thuật sử dụng hiệu điện thế xoay chiều để gia tốc cho iôn khí hiếm MagnetronDC: Là kỹ thuật phún xạ sử dụng hiệu điện thế một chiều để gia tốc cho các iôn khí hiếm 15 Hệ magnetron cân bằng Hệ magnetron không cân bằng  B (hướng vô) Điện trường S N Từ trường khép kín S N Các e chịu tác dụng của từ trường ngang Từ trường không