Nghiên cứu chế tạo và khảo sát màng mỏng ôxit nhôm (al2o3) bằng phương pháp quang phổ

i MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU Al2O3 1.1 Khái quát ôxit nhôm (Al2O3) 1.2 Tính đa hình ơxit nhơm 1.3 Các pha Al2O3 1.4 Màng mỏng Al2O3 15 1.5 Các hoạt động IR Raman Al2O3 16 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO MÀNG MỎNG 21 2.1 Phương pháp ngưng tụ từ dung dịch 21 2.2 Phương pháp phún xạ magnetron 22 2.3 Phương pháp điện hóa 25 2.4 Một số tính chất màng mỏng ứng dụng 27 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG TRONG VẬT LÝ 30 3.1 Tổng quan 30 3.2 Cơ sở mô 30 3.3 Hệ thống – mơ hình – giải pháp 31 3.4 Ưu khuyết điểm phương pháp mô 33 3.5 Một số phương pháp mô 34 3.6 Các kỹ thuật mô 35 3.7 Một số mơ hình mơ vật lý màng mỏng 35 3.8 Kết luận 42 PHẦN II: THỰC NGHIỆM 43 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG PHÚN XẠ MAGNETRON − MÔ PHỎNG PHỔ UVVIS VÀ TẠO MẪU MÀNG Al2O3 43 4.1 Mô phún xạ 43 4.2 Một số thông tin ban đầu chuẩn bị cho mô 44 4.3 Thực mô phún xạ 49 4.4 Mô phổ UVVIS 61 4.5 Tạo mẫu màng, đo phổ xử lý phổ đo 72 CHƯƠNG 5: KHẢO SÁT MÀNG MỎNG Al2O3 THỰC HIỆN BẰNG PHÚN XẠ RF 75 5.1 Tạo màng mỏng Al2O3 phún xạ RF 75 ii 5.2 Khảo sát chuyển pha 81 5.3 Kết luận chương 101 CHƯƠNG 6: KHẢO SÁT MÀNG MỎNG Al2O3 THỰC HIỆN BẰNG SOL– GEL 103 6.1 Tạo màng SOL–GEL 103 6.2 Khảo sát màng quang phổ 105 6.3 Màng Al2O3 Sol gel đế thạch anh 119 6.4 Kết luận chương 122 CHƯƠNG : KHẢO SÁT MÀNG MỎNG Al2O3 THỰC HIỆN BẰNG ĐIỆN HÓA 125 7.1 Tạo màng điện hóa 125 7.2 Khảo sát màng điện hóa phổ hồng ngoại 127 7.3 Khảo sát màng điện hóa phổ XRD 129 7.4 Ứng dụng 130 7.5 Kết luận chương 133 PHẦN III: KẾT LUẬN 135 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 135 CÁC GIÁ TRỊ KHOA HỌC 137 CÁC GIÁ TRỊ THỰC TIỄN 138 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 147 PHỤ LỤC 1: BẢNG PHỔ XRD THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC 2: CÁC BẢNG PHỔ IR VÀ RAMAN 155 PHỤ LỤC 3: CÁC BẢNG WYCKOFF 160 PHỤ LỤC 4: CÁC PHẦN MỀM (Đính kèm đĩa CD) 164 Hình Giao diện phần mềm 164 Hình Giao diện phần mềm 166 Hình Kết mô hiển thị trực quan 166 Hình Giao diện phần mềm 167 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sự chuyển pha Al2O3 theo nhiệt độ nung Hình 1.2 Cấu trúc α−Al2O3 [24] 11 Hình 1.3 Ơ đơn vị hexagonal α−Al2O3 12 Hình 1.4 Cấu trúc spinel 12 Hình 1.5 Mơ hình không gian γ – Al2O3 13 Hình 1.6 Mơ hình không gian θ – Al2O3 14 Hình 1.7 Ơ đơn vị θ−ôxit nhôm dạng đơn tà 14 Hình 1.8 a Cảm biến dấu vân tay có phủ màng bảo vệ Al2O3 16 Hình 1.8 b Dấu vân tay bề mặt cảm biến: không phủ (a) có phủ màng Al2O3 (b) 16 Hình 2.1 Hệ phún xạ magnetron 23 + Hình 2.2 Sự oanh tạc ion Ar phún xạ hạt vật liệu bề mặt bia 23 Hình 2.3 Sự lắng đọng vật liệu lên đế 24 Hình 2.4 Quan hệ nhiệt độ đế, động ion tốc độ lắng đọng 24 Hinh 2.5 Sơ đồ nguyên lý tạo màng điện hóa 25 Hinh 2.6 Sự tạo thành lớp oxit xốp đế kim loại 25 Hình 2.7 Mơ hình ơxit nhơm xốp lý tưởng 26 Hình 2.8 Đường cong phản xạ màng hai lớp (trái) ba lớp (phải) 29 Hình 3.1 Sơ đồ chung q trình mơ 31 Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống phương pháp nghiên cứu 31 Hình 3.3 Sơ đồ chung trinh mô 32 Hình 3.4 Mơ hình tốn học cho mơ va chạm 37 Hình 3.5 Mơ hình hình học miền khơng gian phún xạ 38 Hình 3.6 (a) phân bố số hạt Ti phún xạ đến đế theo lượng 39 Hình 3.6 (b) phân bố số hạt Ti phún xạ theo góc tới đến đế 39 Hình 3.7 (a) phân bố số hạt Al phún xạ đến đế theo lượng 39 Hình 3.7 (b) phân bố số hạt Al phún xạ theo góc tới đến đế 39 Hình 4.1 Hình minh họa trình phún xạ vật liệu bia 45 Hình 4.2 Tương quan lượng ion oanh tạc công suất phún xạ RF 49 Hình 4.3 Sơ đồ mơ phún xạ vật liệu bia 50 Hình 4.4 (a) Phân bố số hạt phún xạ theo động ban đầu Al Ti 52 Hình 4.4 (b) Phân bố số hạt phún xạ theo động ban đầu Ti theo [49] 52 Hình 4.5 (a) Phân bố số hạt phún xạ theo động ban đầu Al,và Cu .52 Hình 4.5 (b) Phân bố số hạt phún xạ theo động ban đầu Cu Y theo [50] .52 + Hình 4.6 (a) Phân bố mơ số hạt phún xạ theo góc 000 000 hạt Ti phún xạ, Ar , 350 eV 53 + Hình 4.6 (b) Phân bố mơ số hạt phún xạ theo góc hạt phún xạ Ti (Ar ,441eV, hướng va chạm vng góc) theo [49] 53 + Hình 4.7 Phổ phân bố số hạt phún xạ theo góc 000 000 hạt Al phún xạ, Ar , 350 eV Số lần lặp 05 có tính đến yếu tố thớ bề mặt (surface texture) 53 Hình 4.8 Sơ đồ trình mô truyền hạt phún xạ đến bia 54 Hình 4.9 Mơ quỹ đạo hạt phún xạ Al (a) Al2O3 (b) 55 Hình 4.9 Mơ quỹ đạo hạt phún xạ Al (c) Al2O3 (d) 55 Hình 4.9 Mơ quỹ đạo hạt phún xạ Al (e) Al2O3 (f) 55 Hình 4.10 Phân bố số hạt theo quãng đường tự Al Al2O3 56 Hình 4.11 Mơ phân bố số hạt theo góc tới đế tính 5000 hạt 56 Hình 4.12 Mô phân bố số hạt theo lượng tới đế 50000 hạt 56 iv Hình 4.13 Mơ số hạt đến đế theo áp suất điện áp phún xạ 57 Hình 4.14 Sơ đồ q trình mơ lắng đọng màng đế 58 Hình 4.15 Kết mơ bề mặt màng lắng đọng ma trận 100 x 100 x 20, lắng đọng ngẫu nhiên (trái) lắng đọng có khuếch tán (phải) 59 Hình 4.16 Kết mơ lớp cắt thứ màng gồm 20 lớp vật liệu lắng đọng ma trận 100 x 100 x 20, lắng đọng ngẫu nhiên (trái) lắng đọng có khuếch tán (phải) 59 Hình 4.17 Kết mơ lượng dư lớp thứ màng gồm 11 lớp 60 Hình 4.18 Phổ UVVIS màng Al2O3 có độ dày vào cỡ 200 nm, có cực đại cực tiểu, khơng tính bắng giải tích số 62 Hình 4.19 Các dạng gồ ghề tiêu biểu, a nghiêng, b tam giác, c gợn chữ nhật, d gợn sóng 63 Hình 4.20 Phổ truyền qua lý thuyết màng mỏng đế thủy tinh bị điều chế 63 Hình 4.21 Phổ truyền qua lý thuyết màng mỏng bị điều chế đế thủy tinh .63 Hình 4.22 Lưu đồ chương trình mơ phổ UVVIS 66 Hình 4.23 Giao diện chương trình mơ phổ UVVIS 66 Hình 4.24 Đồ thị mơ phổ truyền qua UVVIS 68 Hình 4.25 Đồ thị đo độ dày máy đo stylus Dektak 6M 69 Hình 4.26 Phổ UVVis mơ màng ơxit nhơm vơ định hình đế thủy tinh .70 Hình 4.27 Sự trùng khít mơ phổ UVVVis với hệ số tắt khác .70 Hình 4.28 Sự trùng khít tốt phổ mơ với phổ thực 71 Hình 4.29 Phổ XRD xử lý loại nhiễu làm trơn phần mềm Jasco32 .74 Hình 4.30 Phổ XRD sau xử lý tách đỉnh Match1.9d 74 Hình 5.1 Hệ phún xạ Univex 450 76 Hình 5.2 Phổ UV−VIS màng Al2O3 đế thủy tinh 77 Hình 5.3 Đồ thị thực nghiệm tốc độ tạo màng 79 Hình 5.4 (a) ảnh AFM 2D màng Al2O3 đế Si 79 Hình 5.4 (b) ảnh AFM 3D: Độ gồ ghề cỡ 283.4 nm/μm 79 Hình 5.5 Phổ UVVis màng Al2O3 đế thạch anh qua nhiệt độ ủ: 80 Hình 5.6 Phổ UVVis màng Al2O3 đế thạch anh theo lượng xạ .80 Hình 5.7 Phổ XRD Al2O3 dạng bột rắn 81 Hình 5.8 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế thủy tinh 81 Hình 5.9 Phổ IR Al2O3 bột rắn viên nén KBr 82 Hình 5.10 Phổ IR màng Al2O3 đế thủy tinh 82 Hình 5.11 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si (111) chưa ủ nhiệt 83 Hình 5.12 Phổ IR màng đế Si màng đế thủy tinh chưa ủ nhiệt 84 Hình 5.13 Ảnh phổ XRD màng Al2O3 đế Si sau ủ nhiệt 600 C 85 Hình 5.14 Phổ IR màng đế Si 111 ủ nhiệt 600 C 86 Hình 5.15 Ảnh phổ XRD màng Al2O3 đế Si sau ủ nhiệt 700 C 87 o Hình 5.16 Phổ IR màng đế Si 111 ủ nhiệt đến 700 C 87 Hình 5.17 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si ủ nhiệt đến 800 C 88 o Hình 5.18 Phổ IR màng đế Si 111 ủ nhiệt đến 800 C 89 Hình 5.19 Phổ IR màng Al2O3 đế Silic qua nhiệt độ ủ 800 – 900 C 90 Hình 5.20 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si ủ nhiệt đến 900 C 91 Hình 5.21 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si ủ nhiệt đến 1000 C 92 Hình 5.22 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt 1000 C, pha α hỗn hợpvới γ, κ η .93 Hình 5.23 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si ủ nhiệt 1100 C 95 Hình 5.24 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt 1100 C, pha α chiếm ưu rõ rệt 95 v Hình 5.25 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si ủ nhiệt 1200 C 96 Hình 5.26 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt 1200 C 97 Hình 5.27 Phổ Raman màng phún xạ đế Silic 100 Hình 5.28 Phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si ủ nhiệt qua dãy 600– 1200 C .101 Hình 5.29 Phổ XRD pha trung gian corundum 102 Hình 6.1 Sơ đồ trình tạo Sol 103 o Hình 6.2(a) Phổ UVVIS màng phủ lớp 500 C 105 o o Hình 6.2(b) Phổ UVVIS màng phủ lớp 300 C 500 C 105 o Hình 6.3 Ảnh AFM màng đế Si (1 lớp) 500 C 105 Hình 6.4 (a) Phổ hồng ngoại màng đế thủy tinh nhiệt độ phòng (xanh) sau o −1 nhiệt phân 500 C (đỏ), miền số sóng 1000 – 6000cm 106 Hình 6.4 (b) Phổ hồng ngoại màng đế thủy tinh nhiệt độ phòng (xanh) sau o –1 nhiệt phân 500 C (đỏ), miền số sóng 400 – 1000 cm 106 o Hình 6.5 Ảnh phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 500 C 107 Hình 6.6 Phổ IR màng đế Si với nhiều hợp thức ABS:H2O 107 Hình 6.7 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt 600 C 109 Hình 6.8 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt 700 C 110 Hình 6.9 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt 800 C 110 o Hình 6.10 Ảnh phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 900 C 112 Hình 6.11 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt 900 C 112 Hình 6.12 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt qua nhiệt độ 700 – 900 C 113 o Hình 6.13 Ảnh phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 1000 C 113 o Hình 6.14 Ảnh phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 1100 C 115 o Hình 6.15 Ảnh phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 1200 C .115 Hình 6.16 Phổ IR màng đế Si ủ nhiệt qua nhiệt độ 900 – 1200 C .117 Hình 6.17 Phổ Raman màng solgel đế Si qua ủ nhiệt với nhiệt độ 900, 1100 1200 C miền số sóng thấp 118 Hình 6.18 Phổ Raman màng solgel đế Si qua ủ nhiệt với nhiệt độ 900, 1100 1200 C miền số sóng cao 118 Hình 6.19 Phổ XRD màng Sol gel đế thạch anh nhiệt độ ủ 600 C 119 Hình 6.20 Phổ XRD màng Sol gel đế thạch anh nhiệt độ ủ 800 C 120 Hình 6.21 Phổ XRD màng Sol gel đế thạch anh nhiệt độ ủ 1000 C 120 Hình 6.22 Phổ XRD màng Sol gel đế thạch anh nhiệt độ ủ 1200 C 121 o o o o Hình 6.23 Phổ XRD màng Al2O3 đế thạch anh 600 C, 800 C, 1000 C 1200 C 122 Hình 6.24 Phổ XRD màng sol gel đế Si 123 Hình 7.1 Mơ tả màng Al2O3điện hóa 126 Hình 7.2 Sơ đồ nguyên lý tạo màng điện hóa 126 Hình 7.3 Màng Al2O3 xốp nhôm kim loại 127 Hình 7.4 Phổ IR màng điện hóa chưa xử lý nhiệt [43] 128 Hình 7.5 Phổ IR màng điện hóa đế nhơm kim loại chưa xử lý nhiệt 128 Hình 7.6 Phổ IR màng đế nhôm kim loại xử lý ủ nhiệt 500 C 30 phút128 Hình 7.7 Phổ IR màng đế thủy tinh xử lý ủ nhiệt 500 C 30 phút .129 Hình 7.8 Ảnh AFM màng đế nhơm kim loại 129 Hình 7.9 Phổ XRD màng đế nhơm xử lý ủ nhiệt 500 C 30 phút 129 Hình 7.10 Cảm biến độ ẩm nhóm chế tạo từ màng điện hóa 131 Hình 7.11 Đồ thị biểu diễn biến thiên điện dung cảm biến theo độ ẩm 131 vi Hình 7.12 Đồ thị biểu diễn biến thiên điện dung cảm biến theo nhiệt độ 131 Hình 7.13 Kết nối cảm biến với máy đo điện dung Wellink Model HL – 1230 131 Hình 7.14 Sơ đồ kết nối cảm biến với vi mạch LM555 132 Hình 7.15 Phổ XRD màng điện hóa [43] 133 vii DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 1.1 Các đặc trưng vật lý ôxit nhôm dạng α θ [33] Bảng 1.2 Các đặc tính tinh thể ơxit nhơm [33] Bảng 1.3 Những đặc điểm tinh thể α−Al2O3 [24] 12 Bảng 1.4 Bảng đặc biểu nhóm D3h 17 Bảng 1.5 Bảng tương quan nhóm D3d 18 Bảng 1.6 Sự tương quan dao động nguyên tử Al α − Al2O3 18 Bảng 1.7 Sự tương quan dao động nguyên tử O α − Al2O3 19 Bảng 2.1 Thứ tự độ dày màng chống phản xạ đa lớp thiết kế [46] 28 Bảng 4.1 So sánh kết đo độ dày theo phương pháp khác 67 Bảng 4.2 Độ dày mô ứng với miền bước sóng mẫu X12 69 Bảng 5.1 điều kiện mô thực nghiệm tạo màng 76 Bảng 5.2 Chiết suất màng Al2O3 với phương pháp tạo màng khác 77 Bảng 5.3 So sánh kết đo độ dày theo phương pháp giải tích, mơ tiếp xúc 78 Bảng 5.4 So sánh đỉnh phổ XRD Al2O3 dạng bột rắn cho thấy pha α 81 Bảng 5.5 So sánh phổ IR thu (hình 5.10) với phổ tư liệu (phụ lục 2) 82 Bảng 5.6 Bảng đỉnh phổ XRD màng Al2O3 phủ đế Si (111) chưa ủ nhiệt 83 Bảng 5.7 Bảng danh sách đỉnh phổ XRD sau ủ nhiệt 600 C 85 Bảng 5.8 So sánh phổ IR màng ủ nhiệt 600 C 86 Bảng 5.9 Bảng danh sách đỉnh phổ XRD sau ủ nhiệt 700 C 87 Bảng 5.10 So sánh phổ IR màng ủ nhiệt 700 C 88 Bảng 5.11 Phổ XRD màng Al2O3 đế Si (111) ủ nhiệt 800 C 89 Bảng 5.12 Phổ XRD màng Al2O3 đế Si (111) ủ nhiệt 900 C 91 Bảng 5.13 So sánh phổ IR màng ủ nhiệt 900 C 92 Bảng 5.14 Phổ XRD màng Al2O3 đế Si (111) ủ nhiệt 1000 C 93 Bảng 5.15 So sánh phổ IR màng ủ nhiệt 1000 C 94 Bảng 5.16 Danh sách đỉnh phổ XRD màng Al2O3 đế Si 111 ủ nhiệt 1100 C 94 Bảng 5.17 So sánh phổ IR màng ủ nhiệt 1100 C 96 Bảng 5.18 Phổ XRD màng Al2O3 đế Si (111) ủ nhiệt 1200 C 97 Bảng 5.19 So sánh phổ IR màng ủ nhiệt 1200 C 98 Bảng 5.20 Tổng kết dãy chuyển pha màng Al2O3 phún xạ đế Si qua nhiệt độ ủ 102 o Bảng 6.1 Phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 500 C 107 Bảng 6.2 Bảng phổ tham khảo ứng với pha màng sol gel nhiều hợp thức 108 Bảng 6.3 Bảng phổ tham khảo ứng với pha màng sol gel ủ nhiệt 600 C 109 Bảng 6.4 Bảng phổ tham khảo ứng với pha màng sol gel ủ nhiệt 700 C 110 Bảng 6.5 Bảng phổ IR tham khảo ứng với pha màng sol gel ủ nhiệt 800 C .111 o Bảng 6.6 Phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 900 C 111 Bảng 6.7 Bảng phổ tham khảo ứng với pha màng sol gel ủ nhiệt 900 C 112 o Bảng 6.8 Phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 1000 C 114 o Bảng 6.9 Phổ XRD màng sol gel đế Si ủ nhiệt đến 1100 C 114 154 BẢNG PHỔ XRD CỦA η VÀ γ −AL2O3: η d hkl 2Theta d hkl 2Theta 4.5692 111 19.426 1.5231 333 60.815 2.7981 220 31.985 1.399 440 66.878 2.3862 311 37.697 1.3377 531 70.381 2.2846 222 39.442 1.319 442 71.531 1.9785 400 45.865 1.2513 620 76.062 1.8156 331 50.251 1.2069 533 79.398 (1) C Merckling, M El–Kazzi; Epitaxial growth and relaxation of γ–Al2O3 on silicon; Ecully, France; 2007 (2) Quan Li, Yuan– Hsin Yu; Low– 1.6155 422 57.005 d hkl 2Theta deposition, hardness, 4.5672 111 and electrical 2.7969 resistivity of amorphous and temperature magnetron sputter– γ crystalline alumina thin films University, Evanston, Illinois; 2000 1.1931 622 80.503 d hkl 2Theta 19.435 1.5224 511 60.846 220 31.999 1.3984 440 66.91 2.3852 311 37.714 1.3372 531 70.411 2.2836 222 39.46 1.3185 442 71.562 1.9777 400 45.884 1.2508 620 76.098 1.8148 331 50.275 1.2064 533 79.438 1.6148 422 57.032 1.1926 622 80.544 1.5224 333 60.846 BẢNG PHỔ XRD CỦA θ – Al2O3 VÀ κ−Al2O3 θ d hkl 2Theta d hkl 2Theta d 5.4591 001 16.236 2.2654 202 39.79 2.8412 401 31.487 2.0199 112 2.7321 202 32.779 2.7295 002 hkl 2Theta κ 2Theta 2Theta 1.4521 020 64.132 29.6 48.5 44.873 1.4309 710 65.199 31.8 48.7 1.9626 601 46.258 1.4055 204 66.528 35 48.8 32.811 1.9184 600 47.388 1.392 712 67.259 37.1 55.7 2.4451 111 36.756 1.737 512 67.368 38.8 2.3265 401 38.703 1.5431 313 59.945 1.2232 422 78.136 39 2.3157 310 38.89 1.4892 113 41.9 2.2698 402 39.71 1.4813 801 62.722 403 52.696 1.39 62.352 1.2225 222 78.19 43 155 PHỤ LỤC 2: CÁC BẢNG PHỔ IR VÀ RAMAN BẢNG PHỔ IR THAM KHẢO Tài liệu Pha A.Contreras, Satoshi Sugita, Esthela Ramos, Leticia M.Torres and Juan Serrato; A New Production Method of Submicron Alumina Powders; http://www.azom.com/oars.asp; 2006 Số sóng Pha Số sóng Pha Số sóng Vơ định hình 422 385 α 442 γ 532 569 635 452 433 440 683 611 825 655 660 Quang phổ hồng ngoại thủy tinh tinh thể (1972), Nxb Chemie trang 110 – 121 604, α 607 357 γ 778 536 841 744 980 807 721 996 1050 Lung-Teng Cheng et al;Boehmite coating θ – Al2O3 particle 452 via a Sol – gel route; Department of Materials Engineering, National Chung Hsing University, Taiwan; 2006 595 647 746 500 900 α γ L Favaroa, A Boumazaa, b , P Royc, J Lédion d , G Sattonnaya, J.B Brubachc, A.M Huntza and R Tétota,, Experimental and ab initio infrared study of χ-, κ- and αaluminas formed from gibbsite, Available online 2010 Carlos Pecharrom´an, T Gonz´alez-Carre˜no, and Juan E Iglesiasa) Instituto de Ciencia de Materiales, Consejo Superior de Investigaciones Cient´ıficas, Calle Serrano,115 duplicado, Madrid 28006, Spain(Received February 1995; accepted 18 Jan 1996) α 650 κ 790 356 θ 833 766 587 θ 545 820 521 η 706 805 390.7 δ 769.2 η 921, 925 491.6 Mami Kurumada; Midori Saito; Chihiro Kaito, Plasma effect on the formation of alumina dust, Ritsumeikan Univ AlO4 613.0 & AlO6 738.6 846.9 931.4 1388.9 156 BẢNG PHỔ IR THAM KHẢO S.Shoval, M.Boudeulle, S.Yariv, I.Lapides and G.Panczer; MicroRaman and FT – IR spectroscopy study of the thermal transformations of St.Claire dickite ; Geology Group, Department of Natural Sciences, The Open University of Israel, 16 Klausner St., 61392 Tel Aviv, Israel; 2001 S.Tanriverdi, B.Mavis2, G.Gunduz, U.Colak; Electrospinning and characterization of alumina borosilicate ceramic nanofibres, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara 06531, Turkey; 2007 Chuanli, Yanlong Chang, Weichun Ye, Chunming Wang; Supercritical preparation of hexagonal γ – alumina nanosheets and its electrocatalytic properties ; Department of Chemistry, Lanzhou University, 730000 Lanzhou, PR China; 2007 Dao động hóa trị đối xứng Si–O–Al Dao động hóa trị bất đối xứng Si–O–Al Dao động biến dạng Si–O–Al D4R rings 1000– 1500 660 464 560 Al-O 553 Si-O-Al 1050 3594 -OH 3445 3437 3123 2990 1411 C-H 1379 1309 S S Rayalu, J S Udhoji, S U Meshram, R R Naidu and S Devotta; Estimation of crystallinity in flyashbased zeolite-A using XRD and IR spectroscopy; Environmental Materials Unit, National Environmental Engineering Research Institute, Nagpur 440 020, India; 2005 538 1160 C-O 1168 798 C-C 1042 932 Al-OH 1072 617 Al-O-Al 625 476 C=O 1720 1650 157 CÁC HOẠT ĐỘNG IR CỦA PHỨC THỂ AlO4 VÀ AlO6 Jo& M Saniger, Al-0 infrared vibrational frequencies of γalumina, Laboratorio de Qufmica de Materiales, Centro de Instrumentos Universidad National Authoma de M&co, Apdo Postal 70-186, Mhico D.F., 04510, MexicoReceived 17 October 1994; accepted 27 October 1994 Wave number ( cm-1) 390.7 Table Bands assignment Intensity Assignment medium tetrahedralH * translation 491.6 medium complex Al04 and A106 interactive vibration * asymmetric stretching, AlO6 condensed groups * 613.0 strong complex AlO4 and AlO6 interactive vibration * symmetric stretching, AlO6 condensed groups 738.6 medium strong complex AlO4 and AlO6 interactive medium strong mediumstrong complex AlO4 and AlO6 interactive 846.9 931.4 vibration * symmetric stretching, AlO6 condensed groups vibration complex AlO4 and AlO6 interactive vibration TABLE ASSIGNMENT OF THE VIBRATIONS OF BOEHMITE Band/cm-1 3220 Symmetry species Description B1g νasOH 3080 Ag νsOH 1110 B1g δasOH 1053 J Mater Chem., The ageing of alumina 733 Ag B2g δsOH γOH hydrolysates synthesized from secbutoxyaluminium, Centre for Instrumental and Developmental Chemistry, Queensland University of Technology, 2001, 11, 1681–1686 1683 676 Ag ν2AlO6 (Eg) 639 B1g ν5AlO6 (F2g) 497 Ag ν2AlO6 (Eg) 454 B2g ν5AlO6 (F2g) 369 Ag ν1AlO6 (A1g) 343 B2g ν5AlO6 (F2g) 272 B1g AlO6 (F1g) 260 B2g B1g AlO6 (F1g) 232 AlO6 (F1g) 158 CÁC HOẠT ĐỘNG IR J Mater Chem., The ageing of alumina hydrolysates synthesized from secbutoxyaluminium, Centre for Instrumental and Developmental Chemistry, Queensland University of Technology, 2001, 11, 1681–1686 1683 Gibbsite 3620, 3525 1019, 892, 816, 710, 568, 539, 506, 429, 395, 379, 321, 306, 255 and 242 Boehmite 3423, 3096 674, 495 and 360 Bayerite 1079, 1068, 898, 866, 545, 434, 388, 322, 292, 250 and 239 PHỔ RAMAN TƯ LIỆU CỦA CORUNDUM PHỔ RAMAN TƯ LIỆU CỦA BOEHMITE Diaspore 3365 705, 608, 446, 260 and 216 159 Theo K R Nagabhushana cộng (New Delhi 110 067, India - 2009), corundum có dao động phép là: 2A 1g, 5Eg tương ứng với đỉnh –1 Raman (253 không phân lập được), 396, 417, 546, 630 842, 867 cm Mặt khác, theo cơng bố nhóm tác giả Jr-lx Xu., EucrcNn Hulxc cộng Institute of Earth SciencesA (Taipei I 1529, Taiwan, 1995) dãy đỉnh phổ nêu 377.9, 416.6, 429.5, 451.2, 575.9, 644.4, 749.9 cm–1 Chúng ý đến cơng bố nhóm E R M Andreeta cộng Universidade de S Paulo (Brasil−2003) nghiên cứu hợp chất Al2O3/GdAlO3 công bố đỉnh Ramman Al2O3 đa tinh thể bao gồm 222, 313, 366, 397, 399, 416, 431, 449, 474, 521, 534, 567, 617, 646, 704, 741 cm–1 Các phức AlO6 biểu đỉnh ứng với dao động: (W N Martens 2001) 232 ~ (F1g), 260 ~ (F1g), 272 ~ (F1g), 343 ~ ν5 (F2g), 369 ~ ν1 (A1g), 454 ~ ν5 –1 (F2g), 497 ~ ν2 (Eg), 639 ~ ν5 (F2g), 676 cm ~ ν2 (Eg) 160 PHỤ LỤC 3: CÁC BẢNG WYCKOFF BẢNG ĐỐI XỨNG VỊ TRÍ CHO CÁC Ô KHÔNG GIAN BRAVAIS 161 162 163 164 Hình Giao diện phần mềm PHỤ LỤC 4: CÁC PHẦN MỀM (Đính kèm đĩa CD) PHẦN MỀM MƠ PHỎNG PHỔ UVVVIS Giới thiệu: Chương trình soạn thảo mơi trường Matlab 6.5 theo lưu đồ trình bày luận án Chương trình thiết kế chế độ đồ họa nên có tính trực quan cao q trình so sánh trùng khít thực đồ thị quan sát trực tiếp Hoạt động: Quá trình mơ thể cách chi tiết giao diện hình với hoạt động mô tả chung sau: − Chọn tập tin phổ thực thu từ máy đo UVVIS, dạng file.sim (định dạng text) nút FileOpen (nút 1) − Các giá trị tham số quang mô đưa vào đối tượng tương tác đồ họa Chiết suất màng nhập vào trượt (2) cửa sổ bên cạnh Độ dày nhập vào trượt (3) cửa sổ bên cạnh − Thay đổi tham số quang mô phỏng, quan sát trực tiếp trùng khít tham khảo độ trùng khít biểu diễn cửa số (7) đạt cực tiểu đạt ngưỡng cho trước − Có thể đặt trùng khít đoạn nhận giá trị độ dày khác tính chiết suất độ dày trung bình cho lần mô − Thực nhiều lần tính giá trị trung bình tham số − So sánh với kết tính tốn giải tích đo máy đo độ dày Sau lần thay đổi giá trị tham số, đồ thị phổ cập nhật đồng thời tham số đánh giá độ trùng khít cập nhật giúp cho người dùng dễ dàng đánh giá trình mơ ảnh hưởng tham số lên phổ truyền qua mô Các kết chiết suất (được tính 550nm), độ dày màng hệ 165 số tắt trả dạng số Đồng thời, chiết suất màng truy xuất giá trị bước sóng dạng hàm n = n(λ) bên chương trình Thêm vào đó, mơ phỏng, nhóm chúng tơi có sử dụng hệ số tắt k kết cho thấy hệ số ảnh hưởng đáng kể đến dáng điệu phổ độ trùng khít nên gián tiếp ảnh hưởng đến tham số quang thu từ kết mơ Ngồi ra, đồ thị mơ trích xuất dạng đồ họa hệ thống thực dơn cài đặt sẵn (menu 9) với nhiều mẫu chi tiết đường cong khác để phục vụ cho báo cáo khoa học, thuyết trình chẳng hạn hình Phổ thực Phổ mơ Hình Các bước sử dụng phần mềm Hình Trích xuất đồ thị mơ 166 PHẦN MỀM MƠ PHỎNG ĐỘNG NĂNG BAN ĐẦU CỦA HẠT PHÚN XẠ Giới thiệu: Chương trình soạn thảo môi trường Matlab 6.5 Phần mềm dùng phương pháp Monte−Carlo cho mô phún xạ tạo màng Al2O3 từ vật liệu nhôm kim loại để xác định điều kiện thực nghiệm khả thi, để tránh thực nghiệm không thành công không cần thiết Công việc mô tiến hành Hình Giao diện phần mềm đối tượng Al, Al2O3, Ti, TiO2 Cu Trong đó, kết mô Ti, TiO2 Cu để so sánh với kết tác giả khác công bố nhằm đối chứng mô phỏng, nghĩa kết mơ mơ hình đề tài phù hợp với kết công bố Ti, TiO2 Cu kết mơ Al2O3 đáng tin cậy áp dụng Hình Kết mơ hiển thị trực quan - Sử dụng Scroll Bar Select target để chọn vật liệu bia cần nghiên cứu Hoạt động: - Dùng trượt Select Votage để chọn điện áp phún xạ cần tiến hành - Nút Hold Off dùng để lưu không lưu kết lần mô trước - Nút Texture On/Off để chọn chế độ phún xạ bề mặt vật liệu lớp - Nút Simu Mode ½ để chọn chế độ mơ có dùng đồ thị đạng đường hay dạng điểm - Nút Simulate để bắt đầu mô Kết mô hiển thị dạng đồ thị khung làm việc hình 167 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG QUỸ ĐẠO CỦA HẠT PHÚN XẠ Giới thiệu: Phần mềm mô xác định phân bố hạt đến bia theo động năng, góc tới bia tỉ lệ số hạt phún xạ đến bia để chọn tham số phún xạ khả thi đưa vào thực nghiệm dựa vào phân bố quãng đường quỹ đạo hạt phún xạ đường đến đế Hình Giao diện phần mềm Hoạt động: - Sử dụng Scroll Bar Select target để chọn vật liệu bia cần nghiên cứu - Dùng trượt Select Votage để chọn điện áp phún xạ cần tiến hành - Điền giá trị áp suất vào ô nhập liệu Gas pressure - Điền giá trị khoảng cách bia đế vào ô nhập liệu Target Substrate distance - Ấn nút Simulate để tiến hành mô Kết quỹ đạo hạt hiển thị giao diện hình Kết tỉ số hạt đọc giao diện dòng lệnh Matlab Hình Kêt mơ với bia nhơm (trái) áp suất trung bình ôxit nhôm (phải) áp suất cao ... nhiều tiềm ứng dụng dạng màng vật liệu chưa nghiên cứu chi tiết Chính thế, đề tài chọn cho luận án Nghiên cứu chế tạo khảo sát màng mỏng ôxit nhôm (Al2O3) phương pháp quang phổ Theo đó, nội dung... anh phương pháp phún xạ magnetron RF sol gel Tạo màng mỏng Al2O3 với giếng xốp nano đế nhơm kim loại phương pháp điện hóa ứng dụng Thực nghiên cứu màng tạo phương pháp quang phổ hồng ngoại, quang. .. phún xạ màng Al2O3 6 Mô ảnh phổ tử ngoại khả kiến để xác định tham số quang theo phương pháp Swanepoel nhằm đối chứng với phương pháp tính phương pháp đo tiếp xúc máy Dektak Tạo màng mỏng Al2O3