Nghiên cứu một số tính chất của các hệ hạt nano từ tính FePd và FePt chế tạo bằng phương pháp hóa siêu âm và điện hóa siêu âm

Nghiên cứu một số tính chất của các hệ hạt nano từ tính FePd và FePt chế tạo bằng phương pháp hóa siêu âm và điện hóa siêu âm Nghiên cứu một số tính chất của các hệ hạt nano từ tính FePd và FePt chế tạo bằng phương pháp hóa siêu âm và điện hóa siêu âm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI DDD TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THANH BÌNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SnO2 VÀ SnO2:Sb(Zn) Chuyên ngành: Mã số: Vật lí chất rắn 62 44 07 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ THỊ THANH BÌNH PGS.TS NGUYỄN NGỌC LONG Hà Nội, 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình Tác giả Nguyễn Thanh Bình LỜI CÁM ƠN Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc gửi tới PGS.TS Lê Thị Thanh Bình PGS TS Nguyễn Ngọc Long, người Thầy trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt từ ngày tơi cịn sinh viên lúc tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới tất thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp môn Vật lý Đại cương, môn Vật lý chất rắn, Trung tâm Khoa học Vật liệu – Khoa Vật lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà nội, người trực tiếp giúp đỡ thực luận án động viên nhiều vật chất lẫn tinh thần tơi gặp khó khăn, giúp tơi hồn thành cơng trình Tơi xin gửi tới PGS.TS Tạ Đình Cảnh, PGS.TS Lê Văn Vũ, PGS TS Lê Hồng Hà, PGS TS Nguyễn Thị Thục Hiền, GS TS Bạch Thành Công, GS TS Nguyễn Quang Báu, PGS.TS Ngô Thu Hương, TS Ngạc An Bang, TS Phạm Nguyên Hải, ThS Trần Vĩnh Thắng, ThS Nguyễn Quang Hòa,, lịng biết ơn sâu sắc quan tâm, giúp đỡ, động viên góp ý, bàn luận khoa học quý giá Thầy, bạn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới thành viên gia đình ln chăm sóc, động viên tơi, giúp tơi thêm nghị lực để hồn thành luận án Hà Nội, tháng 10 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thanh Bình MỤC LỤC Danh mục ký hiệu viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Mở đầu 18 Chương 1: Tổng quan lý thuyết vật liệu SnO2 SnO2 pha tạp 23 1.1 23 23 Tổng quan vật liệu SnO2 1.1.1 Cấu trúc tinh thể SnO2 1.1.2 Cấu trúc vùng lượng SnO2 1.1.3 Tính chất hấp thụ vật liệu bán dẫn SnO2 1.1.4 Tính chất huỳnh quang SnO2 1.2 24 27 29 29 31 Tổng quan vật liệu SnO2 pha tạp 1.2.1 Pha tạp antimon (Sb) 1.2.2 Pha tạp kẽm (Zn) 23 1.3 Tổng quan vật liệu nano SnO2 1.4 Một số ứng dụng vật liệu SnO2 1.5 Một số phương pháp chế tạo vật liệu SnO2 1.5.1 Phương pháp bốc bay nhiệt 35 37 38 38 1.5.2 Phương pháp phún xạ ca tốt 39 1.5.3 Phương pháp phủ hoá học 40 1.5.4 Phương pháp sol–gel 40 1.5.5 Phương pháp thuỷ nhiệt 42 Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm 45 2.1 Chế tạo vật liệu SnO2 45 2.1.1 Quá trình chế tạo vật liệu phương pháp bốc bay nhiệt 2.1.2 Quá trình chế tạo vật liệu phương pháp sol-gel 45 46 2.1.3 Quá trình chế tạo vật liệu phương pháp thuỷ nhiệt 47 2.2 Chế tạo vật liệu SnO2 pha tạp 48 2.2.1 Pha tạp Sb 48 2.2.2 Pha tạp Zn 48 2.3 Các phép đo khảo sát tính chất vật liệu SnO2 SnO2 pha tạp 49 2.3.1 Phân tích nhiễu xạ tia X 49 2.3.2 Phổ hấp thụ, truyền qua 51 2.3.3 Phổ huỳnh quang kích thích huỳnh quang 52 2.3.4 Chụp ảnh bề mặt kính hiển vi điện tử quét kính hiển vi điện tử truyền qua 54 Chương 3: Nghiên cứu tính chất vật liệu SnO2 chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt 56 3.1 Tính chất tinh thể 56 3.1.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X 56 3.1.2 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 58 3.2 Phổ huỳnh quang vật liệu SnO2 62 3.3 Kết luận chương 68 Chương 4: Nghiên cứu tính chất vật liệu SnO2 SnO2 pha 70 70 tạp Sb chế tạo phương pháp sol-gel 4.1 Tính chất tinh thể 4.1.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X 4.1.2 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 4.2 Phổ truyền qua phổ hấp thụ vật liệu SnO2 SnO2 pha 70 75 76 tạp Sb 4.2.1 Phổ truyền qua 4.2.2 Phổ hấp thụ 76 80 4.3 Phổ huỳnh quang vật liệu SnO2 SnO2:Sb 4.4 Kết luận chương 82 84 Chương 5: Nghiên cứu tính chất vật liệu SnO2 SnO2 pha 86 5.1 Tính chất vật liệu SnO2 86 5.1.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X 86 tạp chất Sb, Zn chế tạo phương pháp thủy nhiệt 5.1.2 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua 87 5.1.3 Phổ hấp thụ vật liệu SnO2 88 5.1.4 Phổ huỳnh quang vật liệu SnO2 89 5.2 Tính chất vật liệu SnO2 pha tạp chất Sb 94 5.2.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X 94 5.2.2 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua 96 5.2.3 Phổ tán sắc lượng EDS 97 98 5.2.4 Phổ hấp thụ, phổ truyền qua 5.2.5 Phổ huỳnh quang vật liệu SnO2 pha tạp Sb 100 5.3 Tính chất vật liệu SnO2 pha tạp chất Zn 106 106 5.3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X 5.3.2 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 5.3.3 Phổ tán sắc lượng EDS 5.3.4 Phổ huỳnh quang vật liệu SnO2 pha tạp Zn 108 109 111 114 116 5.4 Kết luận chương Kết luận chung Danh mục công trình khoa học tác giả có liên quan đến luận án Tài liệu tham khảo 118 120 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Eg Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Band gap energy Năng lượng vùng cấm %wt Weight percent Phần trăm trọng lượng AFM Atomic force microscope Hiển vi lực nguyên tử TEM Transmission electron microscopy Hiển vi điện tử truyền qua High-resolution Transmission Hiển vi điện tử truyền qua electron microscopy phân giải cao CVD Chemical vapor deposition Lắng đọng pha hóa học EDS Energy dispersive spectroscopy Phổ tán sắc lượng Full width at half maximum Độ rộng bán cực đại Scanning electron microscopy Hiển vi điện tử quét HRTEM FWHM SEM FESEM XRD SAED PL PLE UV-VIS VLS VS JCPDS Field emission scanning electron Hiển vi điện tử quét phát xạ microscopy trường X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X Selective area electron diffraction Nhiễu xạ điện tử vùng lựa chọn Photoluminescence Huỳnh quang Photoluminescence excitation Kích thích huỳnh quang Ultraviolet-Visible Tử ngoại – khả kiến Vapor – Liquid - Solid Cơ chế – lỏng – rắn Vapor – Solid Cơ chế – rắn Joint committee on powder diffraction standards DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên Bảng 3.1 Nội dung Sự phụ thuộc hình thái học, kích thước SnO2 vào nhiệt độ chế tạo mẫu [61] Trang 60 Hằng số mạng bán dẫn SnO2 chế tạo Bảng 4.1 phương pháp sol-gel ứng với số lần 71 nhúng khác Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Bảng 5.1 Bảng 5.2 Bảng 5.3 Bảng 5.4 Hằng số mạng vật liệu bán dẫn SnO2:Sb chế tạo phương pháp sol-gel Kích thước hạt tinh thể SnO2 chế tạo phương pháp sol-gel Kích thước hạt trung bình bán dẫn SnO2:Sb chế tạo phương pháp sol-gel Kích thước hạt tinh thể SnO2 chế tạo phương pháp thuỷ nhiệt Đỉnh huỳnh quang SnO2 chế tạo phương pháp thủy nhiệt Tách phổ huỳnh quang mẫu SnO2 Hằng số mạng bán dẫn SnO2:Sb chế tạo phương pháp thủy nhiệt 73 74 75 87 90 92 95 Kích thước hạt tinh thể mẫu vật liệu 10 Bảng 5.5 SnO2 pha tạp Sb chế tạo phương 96 pháp thủy nhiệt 11 Bảng 5.6 Kích thước trung bình hạt xác định từ giản đồ nhiễu xạ tia X từ ảnh TEM 97 Độ rộng vùng cấm mẫu vật liệu SnO2 có 12 Bảng 5.7 nồng độ tạp chất Sb khác chế tạo 100 phương pháp thủy nhiệt Kích thước trung bình hạt xác định từ 13 Bảng 5.8 giản đồ nhiễu xạ tia X pha SnO2 108 Zn2SnO4 14 Bảng 5.9 Mức lượng đỉnh phổ huỳnh quang mẫu SnO2:Zn (1%) 112 ... [47] Các dây nano, băng nano SnO2 chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt [74] Hạt nano SnO2 chế tạo phương pháp thủy nhiệt [92] Các đĩa nano SnO2 chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt [21] Sơ đồ hệ bốc... sol-gel Kích thước hạt tinh thể SnO2 chế tạo phương pháp sol-gel Kích thước hạt trung bình bán dẫn SnO2:Sb chế tạo phương pháp sol-gel Kích thước hạt tinh thể SnO2 chế tạo phương pháp thuỷ nhiệt...HUNG Đã nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu SnO2 SnO2 có pha tạp Sb, Zn phương pháp bốc bay nhiệt, phương pháp sol-gel phương pháp thủy nhiệt Đối với vật liệu SnO2 chế tạo phương pháp bốc bay n