Rất nhiều vật liệu khác nhau đã đƣợc nghiên cứu nhƣ thủy tinh pha tạp các nguyên tố họ lanthanide: erbium, europium, ytrium, cerium, neodymium… Do có khả năng phát xạ trong vùng gần hồng ngoại và vùng nhìn thấy nên chúng đƣợc xem là vật liệu truyền thống trong chế tạo kênh dẫn sóng và bộ tăng cƣờng tín hiệu của ống dẫn sóng 7, 8. Các ion đất hiếm khi đƣợc phân tán trong mạng nền cách điện hay bán dẫn đƣợc coi nhƣ vật liệu phát quang tốt 9, 10 và có tiềm năng trong ứng dụng chế tạo nhiều loại thiết bị bởi có khả năng truyền quang 1113. Ion Er3+ pha tạp với vật liệu điện môi cũng đƣợc ứng dụng trong nhiều thiết bị do phát xạ sắc nét của chúng ở vùng bƣớc sóng 1,5 µmbƣớc sóng tiêu chuẩn trong công nghệ viễn thông quang học 14. Đặc biệt thủy tinh pha tạp ion đất hiếm Er3+ có triển vọng ứng dụng trong truyền dẫn quang vì có khả năng phát xạ trong vùng 1540 nm, đây là bƣớc sóng nằm trong vùng cửa sổ quang học có độ suy hao thấp. Ion Er3+ phân tán trong mạng nền SiO2 đã đƣợc sử dụng trong bộ khuếch đại quang của kênh dẫn sóng 15, 16. Tuy nhiên với tiết diện hấp thụ nhỏ cỡ 1021 cm2 17, khả năng phát xạ của các nguyên tố này trong thủy tinh còn khá thấp do các đỉnh hấp thụ sắc nét rất khó để kích thích trực tiếp hiệu quả 18. Ion Eu3+ là cũng là ion đất hiếm có cấu trúc 4f5d tƣơng tự nhƣ Er3+. Với quá trình chuyển dịch lƣỡng cực điện 5D0 – 7F2 tại 613 nm và chuyển dịch lƣỡng cực từ 5D0 – 7F1 tại 590 nm là các phát xạ đặc trƣng của ion Eu3+ 19 cũng hứa hẹn cho nhiều ứng dụng trong các thiết bị quang điện tử nhƣ ống dẫn sóng hay pin mặt trời...17, 20. Nhƣng tƣơng tự giống ion Er3+, do một số dịch chuyển trong lớp 4f bị cấm, các ion đất hiếm trong mạng nền có tiết diện hấp thụ nhỏ làm giảm hiệu suất huỳnh quang, các đỉnh hấp thụ sắc nét của các ion đất hiếm khó có thể đƣợc kích thích trực tiếp hiệu quả.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Thị Thu Hiền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG MỎNG VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE SiO2/ZnO PHA TẠP ION Eu3+ VÀ Er3+ LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT Hà Nội-2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Thị Thu Hiền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG MỎNG VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE SiO2/ZnO PHA TẠP ION Eu3+ VÀ Er3+ Ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số: 9520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS NGUYỄN ĐỨC CHIẾN PGS TS TRẦN NGỌC KHIÊM Hà Nội-2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2020 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC NGHIÊN CỨU SINH HD1: GS TS Nguyễn Đức Chiến Lê Thị Thu Hiền HD2: PGS TS Trần Ngọc Khiêm i LỜI CẢM ƠN Để luận án đƣợc hoàn thành tác giả ghi nhớ công ơn đóng góp thầy cơ, đồng nghiệp, bạn bè, gia đình, ngƣời thân dành cho nghiên cứu sinh suốt nhiều năm qua Tác giả xin cảm ơn sâu sắc đến GS TS Nguyễn Đức Chiến – ngƣời tận tình hƣớng dẫn bảo suốt trình nghiên cứu thực đề tài Thầy gƣơng sáng cho tác giả lòng say mê nghiên cứu, ln khích lệ kịp thời tạo động lực cho học trò phấn đấu nghiệp khoa học Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn đến PGS TS Trần Ngọc Khiêm ngƣời cho tác giả hƣớng tiếp cận đề tài, hƣớng dẫn cụ thể chi tiết phần lý thuyết thực nghiệm, cung cấp hóa chất thiết bị, đo đạc xử lý số liệu Thầy ngƣời đồng hành hỗ trợ cho tác giả gặp khó khăn trình học tập làm thực nghiệm Xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Hữu Lâm đồng hành NCS trình đào tạo, tạo điều kiện cho tác giả học tập môn với nhiều ý kiến đóng góp có giá trị Xin cảm ơn TS Đỗ Đức Thọ, PGS TS Đặng Đức Vƣợng thầy cô môn Vật liệu điện tử, viện Vật lý kỹ thuật ln chia sẻ đóng góp ý kiến, giúp đỡ q trình học Tác giả xin chân thành cảm ơn học viên cao học Phạm Sơn Tùng Nguyễn Văn Du, hỗ trợ nhiều trình thực nghiệm chế tạo vật liệu Xin cảm ơn TS Ngô Ngọc Hà, PGS.TS Nguyễn Đức Hòa, NCS Nguyễn Trƣờng Giang, TS Phạm Văn Tuấn cho tác giả nhiều ý kiến đóng góp, nhiều lời khun bổ ích buổi họp nhóm, hỗ trợ tác giả viết báo khoa học, chuẩn bị hóa chất, thiết bị thực nghiệm Cảm ơn TS Nguyễn Văn Tốn ngƣời ln động viên, tạo điều kiện tốt để tác giả có điều kiện đƣợc làm thí nghiệm phịng Cảm ơn TS Nguyễn Duy Hùng hỗ trợ tác giả phân tích huỳnh quang vật liệu Xin chân thành cảm ơn Viện Vật lý kỹ thuật, Viện ITIMS, viện AIST, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho NCS có điều kiện học tập nghiên cứu mơi trƣờng học tập nghiêm túc, chất lƣợng để NCS hoàn thành luận án Xin cảm ơn gia đình, bố mẹ, anh chị em động viên mặt tinh thần suốt trình học tập Đặc biệt xin cảm ơn chồng hai đồng hành, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để luận án đƣợc hoàn thành ii Tác giả xin cảm ơn chia sẻ, bình luận, ý kiến đóng góp câu hỏi thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp buổi thảo luận khoa học, hội nghị nhƣ buổi báo cáo chuyên đề Đề tài nghiên cứu đƣợc tài trợ đề tài nghiên cứu mã số ĐT NCCB-ĐHƢD.2011-G/01, Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) mã số 103.99-2012.31 Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Lê Thị Thu Hiền iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE SiO2/ZnO PHA TẠP ĐẤT HIẾM 1.1 1.2 Giới thiệu nguyên tố Europium (Eu) 1.1.1 Tính chất vật lý nguyên tố Eu 1.1.2 Cấu trúc lƣợng ion Eu3+ 1.1.3 Phổ huỳnh quang ion Eu3+ 1.1.4 Giản đồ lƣợng ion Eu3+ 10 1.1.5 Các ứng dụng Europium 11 Giới thiệu nguyên tố Erbium (Er) 11 1.2.1 Tính chất vật lý nguyên tố Er 11 1.2.2 Tính chất hóa học ngun tố Er 12 1.2.3 Giản đồ lƣợng ion Er3+ 13 1.2.4 Các ứng dụng nguyên tố Erbium 13 1.3 Giới thiệu vật liệu ZnO 14 iv 1.3.1 Cấu trúc tinh thể 14 1.3.2 Cấu trúc vùng lƣợng ZnO 16 1.3.3 Các dạng hình thái học ZnO cấu trúc nano 16 1.3.4 Tính chất quang vật liệu ZnO cấu trúc nano thủy tinh silica 17 1.4 Vật liệu nanocomposite SiO2/ZnO pha tạp đất 20 1.4.1 Vật liệu nanocomposite pha tạp ion Eu3+ 21 1.4.1.1 Chế tạo vật liệu bột ZnO:Eu3+ phƣơng pháp hóa ƣớt 21 1.4.1.2 Chế tạo màng mỏng SiO2/ZnO:Eu3+ phƣơng pháp sol-gel 22 1.4.1.3 Chế tạo vật liệu dạng khối SiO2/ZnO:Eu3+ phƣơng pháp sol-gel 25 1.4.2 Vật liệu nannocomposite SiO2/ZnO pha tạp ion Er3+ 25 1.5 Chế tạo vật liệu phƣơng pháp sol-gel 28 1.5.1 Quá trình sol-gel vật liệu silica 29 1.5.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình sol-gel 33 1.5.2.1 Ảnh hƣởng tiền chất 33 1.5.2.2 Ảnh hƣởng chất xúc tác (nồng độ pH) 33 1.5.2.3 Ảnh hƣởng tỉ lệ alkoxo/H2O:RW 34 1.5.2.4 Ảnh hƣởng dung môi 34 1.5.3 Phƣơng pháp phủ màng spin-coating 34 1.6 Kết luận Chƣơng 36 CHƢƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU SiO2-ZnO PHA TẠP ION Eu3+, Er3+ 37 v 2.1 Chế tạo vật liệu SiO2/ZnO pha tạp ion Eu3+ phƣơng pháp sol-gel kết hợp với phủ màng spin-coating 37 2.1.1 Hóa chất dụng cụ chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Eu3+ 37 2.1.1.1 Hóa chất chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Eu3+ 37 2.1.1.2 Dụng cụ chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Eu3+ 37 2.1.2 Quy trình chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Eu3+ 38 2.2 Chế tạo vật liệu SiO2/ZnO pha tạp ion Er3+ phƣơng pháp sol-gel kết hợp với phủ màng spin-coating 42 2.2.1 Hóa chất dụng cụ chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ 42 2.2.1.1 Hóa chất chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ 42 2.2.1.2 Dụng cụ chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ 42 2.2.2 Quy trình chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ 42 2.2.2.1 Quy trình chế tạo 42 2.2.2.2 Quy trình chế tạo 45 2.3 Các phƣơng pháp phân tích vật liệu 48 2.3.1 Phƣơng pháp nghiên cứu phổ huỳnh quang 48 2.3.1.1 Phổ huỳnh quang dừng 49 2.3.1.2 Phổ kích thích huỳnh quang 49 2.3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 50 2.3.3 Phƣơng pháp phân tích hình ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng (FESEM) 51 2.3.4 Phƣơng pháp phân tích phổ tán xạ lƣợng tia X (EDX) 53 2.4 Kết luận Chƣơng 53 vi CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE SiO2/ZnO PHA TẠP ION Eu3+ 55 3.1 Phân tích cấu trúc tinh thể thành phần pha vật liệu 55 3.2 Phân tích hình thái bề mặt vật liệu 57 3.3 Phân tích phổ huỳnh quang kích thích huỳnh quang vật liệu 59 3.3.1 Sự phụ thuộc huỳnh quang vật liệu vào nồng độ pha tạp ZnO 59 3.3.2 Sự phụ thuộc cƣờng độ huỳnh quang vật liệu SiO2/ZnO:Eu3+ vào nồng độ pha tạp Eu3+ 63 3.3.3 Sự phụ thuộc huỳnh quang vật liệu vào nhiệt độ ủ 65 3.3.4 Tính chất huỳnh quang mẫu vật liệu M85151,25 68 3.4 Kết luận Chƣơng 70 CHƢƠNG 4: VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE SiO2/ZnO PHA TẠP ION Er3+ 72 4.1 Hệ mẫu vật liệu chế tạo theo quy trình 72 4.1.1 Phân tích cấu trúc thành phần pha vật liệu 72 4.1.2 Phân tích hình thái bề mặt vật liệu 73 4.1.3 Phân tích phổ huỳnh quang vật liệu 74 4.1.3.1 Sự phụ thuộc phổ huỳnh quang vật liệu vào nồng độ pha tạp ZnO 74 4.1.3.2 Sự phụ thuộc huỳnh quang vật liệu vào nồng độ pha tạp Er3+ 76 4.1.3.3 Sự phụ thuộc huỳnh quang vật liệu vào nhiệt độ ủ 77 4.2 Hệ mẫu vật liệu chế tạo theo quy trình 78 4.2.1 Phân tích cấu trúc thành phần pha vật liệu 78 4.2.2 Phân tích hình thái cấu trúc bề mặt vật liệu 83 4.2.3 Phân tích phổ huỳnh quang vật liệu 85 vii 4.2.3.1 Sự phụ thuộc huỳnh quang vật liệu vào nồng độ pha tạp ZnO 85 4.2.3.2 Sự phụ thuộc huỳnh quang vật liệu vào nồng độ pha tạp Er3+ 86 4.3.2.3 Sự phụ thuộc phổ huỳnh quang vào nhiệt độ ủ 90 4.3 Kết luận Chƣơng 93 KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Đà CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 104 viii 4.3.2.3 Sự phụ thuộc phổ huỳnh quang vào nhiệt độ ủ Tƣơng tự nhƣ hệ mẫu pha tạp ion Eu3+, tác giả nghiên cứu phổ huỳnh quang vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ phụ thuộc vào nhiệt độ ủ Hệ mẫu chế tạo có nồng độ %mol SiO2:ZnO:Er3+ lần lƣợt 95:5:0,3, đƣợc ủ nhiệt nhiệt độ 600, 700, 800, 900, 1000 oC khảo sát huỳnh quang vật liệu chế tạo thu đƣợc giản đồ nhƣ Hình 4.16 Bảng dƣới thống kê hệ mẫu chế tạo đƣợc: Bảng Bảng hệ mẫu chế tạo thay đổi theo nhiệt độ Tên mẫu Er600-2 Er700-2 Er800-2 Er900-2 Er1000-2 Tỉ lệ Er3+ (%mol) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Tỉ lệ SiO2:ZnO (%mol) 95:05 95:05 95:05 95:05 95:05 Nhiệt độ ủ (oC) 600 700 800 900 1000 I13/2-4I15/2 C-êng ®é (®.v.t.y.) 12000 ex= 600 oC 325 nm 700 oC 800 oC 11000 10000 1400 900 oC 1000o C 1500 1600 1700 B-íc sãng (nm) Hình 16 Phổ huỳnh quang vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ chế tạo theo quy trình với tỉ lệ nồng độ %mol SiO2:ZnO:Er3+ tương ứng 95:05:0,3 phụ thuộc vào nhiệt độ ủ 90 Từ phổ huỳnh quang thấy vị trí đỉnh phát xạ đặc trƣng ion Er3+ 1538 nm không thay đổi với nhiệt độ ủ khác Cƣờng độ đỉnh tăng lên nhiệt độ tăng đạt cực đại 700 oC Lúc nhóm OH đƣợc loại bỏ, ion Er3+ đƣợc xếp lại, giảm bớt tái tổ hợp không phát xạ làm cấu trúc màng ổn định Nhiệt độ tăng từ 800 oC đến 1000 oC, cƣờng độ đỉnh 1538 nm có xu hƣớng giảm xuống So sánh với phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Hình 4.7 thấy nhiệt độ cao tinh thể ZnO co cụm kết đám kết hợp với vơ định hình SiO2 xung quanh làm tăng sai hỏng mạng tinh thể gây giảm hiệu suất truyền lƣợng Mặt khác từ phổ XRD nhiệt độ tăng xuất trạng thái liên kết Zn – O – Si, hình thành pha Zn2SiO4, giao diện tiếp xúc tinh thể ZnO với SiO2 giảm, yếu tố quan trọng trình chuyển giao lƣợng Đây nhận định mà Tao Lin cộng khẳng định công bố vật liệu SiO2/ZnO:Eu3+ [17] I13/2-4I15/2 C-êng ®é (®.v.t.y.) 300 K 250 K 200 K 160 K 140 K 120 K 100 K 60 K 40 K 20 K 10 K 1500 1600 1700 B-íc sãng (nm) Hình 17 Phổ huỳnh quang màng mỏng vật liệu chế tạo theo quy trình đo nhiệt độ thấp từ 10 K đến 300 K 91 Đo huỳnh quang vật liệu nhiệt độ thấp với bƣớc sóng kích thích 325 nm Hình 4.17 giản đồ phổ huỳnh quang màng mỏng vật liệu đƣợc đo nhiệt độ từ 10 K đến 300 K Cũng giống nhƣ phổ huỳnh quang nhiệt độ phòng, đỉnh phát xạ liên quan đến chuyển đổi 4I13/2 - 4I15/2 ion Er3+ cho cƣờng độ phát xạ mạnh Khi nhiệt độ tăng từ 10 K đến 300 K vị trí đỉnh phát xạ khơng thay đổi độ rộng nửa đỉnh thay đổi từ 34 nm 10 K đến 52 nm 300 K Đỉnh phát xạ mở rộng tăng dao động phonon từ trƣờng tinh thể xung quang ion Er3+ nhiệt độ tăng dần từ 10 K đến 300 K Ngoài cƣờng độ phát xạ giảm 62 % nhiệt độ tăng từ 10 K đến 300 K đƣợc cho xác suất chuyển tiếp không phát xạ tăng nhiệt độ tăng dẫn đến tƣợng dập tắt huỳnh quang màng mỏng nanocomposite SiO2/ZnO:Er3+ a) b) Er3+ ZnO Truyền lƣợng Phát xạ Kích thích Hình 18 Sơ đồ minh họa hình thành, phân phối, trình truyền lượng vật liệu SiO2/ZnO pha tạp Er3+ chế tạo theo quy trình (a) quy trình (b) [98] Từ quy trình chế tạo vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ giải thích khác biệt hai quy trình sơ đồ minh họa nguyên lý hình thành, phân phối nhƣ trình truyền lƣợng bên vật liệu SiO2/ZnO pha tạp Er3+ quy trình quy trình nhƣ Hình 4.18 dƣới Đối với quy trình chế tạo 1, vật liệu cho phát xạ đỉnh yếu quy trình chế tạo cho kết tốt với phát xạ đặc trƣng có cƣờng độ lớn Điều đƣợc lý giải nhƣ sau: quy trình chế tạo 1, ion nguyên tố Er3+ đƣợc phân bố hai tinh thể nano ZnO ma trận SiO2 Oxit bán dẫn ZnO vật liệu đóng vai trị nhƣ chất nhạy photon Các cặp điện tử-lỗ trống đƣợc tạo từ tinh thể ZnO trình hấp thụ hồi phục không xạ truyền lƣợng chúng sang ion Er3+ Tùy thuộc vào vị trí ion pha tạp Er3+ mà q trình kích thích diễn khác Q trình kích thích truyền lƣợng khơng xạ diễn nhanh theo chế đƣợc mô tả nhƣ tài liệu [26, 99] Do việc tăng hàm lƣợng ZnO làm giảm phát xạ từ ion Er3+ (Hình 4.18 a) Giả thuyết tƣơng đối phù hợp với kết nghiên cứu chi tiết tài liệu mà Magalam công bố năm 2018 ảnh hƣởng khoảng cách tƣơng tác từ tinh thể ZnO tới ion Eu3+ lên cƣờng độ phát xạ đỏ 614 nm đặc trƣng ion Eu3+ trình truyền lƣợng từ tinh thể ZnO sang ion 92 Eu3+ [100] Đối với quy trình 2, thời gian sống cặp điện tử lỗ trống dài hơn, tạo hội để kích thích ion Er3+ vùng lân cận chúng thơng qua q trình lƣỡng cựclƣỡng cực Quá trình trình kích thích nhanh nhƣng làm giảm khả truyền ngƣợc lƣợng từ ion Er3+ sang tinh thể ZnO Do ion Er3+ bị kích thích nhiều hồi phục đến trạng thái kích thích thấp phát xạ bƣớc sóng đặc trƣng nhƣ quan sát đƣợc (Hình 4.18 b) 4.3 Kết luận Chương Đối với việc chế tạo nghiên cứu hệ mẫu vật liệu SiO2/ZnO pha tạp Er3+ tác giả đạt đƣợc số kết sau: - Chế tạo thành công vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ theo quy trình cho phát xạ 1538 nm nhƣng với cƣờng độ đỉnh yếu - Tìm quy trình chế tạo với có tính ổn định cao Vật liệu chế tạo đƣợc cho phát xạ đỉnh đặc trƣng nguyên tố Er3+ có cƣờng độ mạnh - - - Màng mỏng thu đƣợc có tinh thể phân bố đồng với kích thƣớc trung bình cỡ 10-12 nm Ngồi pha tinh thể ZnO, nhiệt độ cao xuất cấu trúc willemite tinh thể Zn2SiO4 Đã tiến hành khảo sát tính chất quang vật liệu thơng qua nghiên cứu phổ huỳnh quang kích thích huỳnh quang vật liệu phụ thuộc vào điều kiện công nghệ: nhiệt độ, nồng độ thành phần ZnO Er3+ pha tạp Trong tìm đƣợc mẫu vật liệu SiO2/ZnO:Er3+ có tỉ lệ thành phần nồng độ %mol SiO2:ZnO:Er3+ tƣơng ứng 95:05:0,3 đƣợc ủ nhiệt 700 oC có chất lƣợng quang học tốt Qua nghiên cứu phổ kích thích huỳnh quang phổ huỳnh quang tác giả cịn tìm chế truyền lƣợng từ ZnO sang ion Er3+, q trình kích thích gián tiếp lƣợng qua vật liệu trung gian ZnO nhằm mục đích tăng cƣờng phát xạ huỳnh quang cho ion Er3+ 93 KẾT LUẬN Trong luận án tác giả có số đóng góp khoa học nhƣ sau: - - - Đã xây dựng đƣợc quy trình chế tạo ổn định chế tạo thành công vật liệu nanocomposite SiO2/ZnO pha tạp ion Eu3+ phƣơng pháp sol- gel kết hợp với trình quay phủ Tối ƣu hóa vật liệu chế tạo đƣợc màng mỏng SiO2/ZnO pha tạp ion Eu3+ có tỉ lệ nồng độ % mol tƣơng ứng SiO2:ZnO:Eu3+ lần lƣợt 85:15:1,25 đƣợc ủ nhiệt 900 oC đạt chất lƣợng quang học tốt Đã nghiên cứu ảnh hƣởng điều kiện cơng nghệ lên cấu trúc tính chất quang vật liệu giải thích kết đạt đƣợc Đã xây dựng đƣợc quy trình chế tạo vật liệu nanocomposite SiO2/ZnO pha tạp ion Er3+ quy trình có tính ổn định cao phƣơng pháp sol- gel kết hợp với trình quay phủ Đã chế tạo thành công màng mỏng vật liệu SiO2/ZnO pha tạp ion Er3+ có tỉ lệ nồng độ % mol tƣơng ứng SiO2: ZnO: Er3+ lần lƣợt 95:05:0,3 đƣợc ủ nhiệt 700 oC đạt chất lƣợng quang học tốt với độ dày màng cỡ µm có tính định hƣớng ứng dụng chế tạo ống dẫn phẳng Đã nghiên cứu ảnh hƣởng điều kiện cơng nghệ lên hình thái cấu trúc tính chất quang vật liệu giải thích khác hai quy trình chế tạo hệ vật liệu SiO2/ZnO pha tạp ion Er3+ Chứng minh có trình truyền lƣợng gián tiếp hai hệ vật liệu từ ZnO sang ion đất làm tăng cƣờng huỳnh quang ion đất Tác giả đề xuất hƣớng phát triển đề tài nhƣ sau: - - - Tiếp tục tìm quy trình công nghệ chế tạo phƣơng pháp sol-gel kết hợp quay phủ ổn định để chế tạo vật liệu SiO2/ZnO pha tạp ion Er3+ để cải thiện cƣờng độ phát xạ vật liệu Đối với vật liệu tác giả chế tạo vật liệu pha tạp bán dẫn vào vơ định hình SiO2 nên việc khảo sát tính chất điện khó khăn hầu nhƣ không đo đƣợc điện trở lớn Đây vấn đề mà tác giả trăn trở mong muốn nghiên cứu tiếp thời gian tới Nghiên cứu sâu ống dẫn sóng phẳng từ chế tạo thiết bị khuếch đại quang ống dẫn phẳng ứng dụng vào thực tiễn 94 TÀI LIU THAM KHO [1] A Bouajaj, R R Gonỗalves & M Ferrari (2014), "Sol-Gel-Derived ErbiumActivated Silica-Titania and Silica-Hafnia Planar Waveguides for 1.5 μm Application in C Band of Telecommunication", Spectroscopy Letters, Vol 47, pp 381-386 [2] Meiling Zhang, Weiwei Zhang, Fei Wang, Dan Zhao, Chunyang Qu, Xibin Wang, Yunji Yi, Eric Cassan & Daming Zhang (2016), "High-gain polymer optical waveguide amplifiers based on core-shell NaYF4/NaLuF4:Yb3+, Er3+ NPs-PMMA covalent-linking nanocomposites", Scientific Reports, Vol 6, pp 36729-36737 [3] Pengcheng Zhao, Meiling Zhang, TianjiaoWang, Xinyang Liu, Xuesong Zhai, Guanshi Qin, Weiping Qin, Fei Wang & Daming Zhang (2014), "Optical Amplification at 1525nm in BaYF5: 20% Yb3+, 2% Er3+ Nanocrystals Doped SU-8 Polymer Waveguide", Journal of Nanomaterials, Vol 2014, pp 153028-153034 [4] Subhabrata Ghosh & Shivakiran Bhaktha B N (2016), "Eu-doped ZnO–HfO2 hybrid nanocrystalembedded low-loss glass-ceramic waveguides", Nanotechnology, Vol 27, pp 105202-105211 [5] Fausto M Faria Filho, Rogéria R Gonc¸ alves, Sidney J.L Ribeiro & Lauro J.Q Mai (2015), "Structural and optical properties of Er3+ doped SiO2–Al2O3–GeO2 compounds prepared by a simple route", Materials Science and Engineering B, Vol 194, pp 21-26 [6] Tianjiao Wang, Dan Zhao, Meiling Zhang, Jiao Yin, Weiye Song, Zhixu Jia, Xibin Wang, Guanshi Qin, Weiping Qin, Fei Wang & Daming Zhang (2015), "Optical waveguide amplifiers based on NaYF4 : Er3+ , Yb3+ NPs-PMMA covalent-linking nanocomposites", Optical Materials Express Vol 5, pp 469-478 [7] Sona Vytykácová, Stanislav Stanek, Blanka Svecová, Martin Míka, Jirí Oswald, Anna Macková, Petr Malinský, Roman Botter, Roman Yatskiv & Pavla Nekvindová (2018), "The effect of the zinc content on the enhancement Er3+-Yb3+ luminiscence properties in the silicate glass matrix", Ceramics – Silikáty, Vol 62, pp 188-193 [8] Xiaoyan Li, Yinlong Yu, Peihui Luo, Weilong Zhang, Zhenggang Guo & Xianggfeng Guan (2017), "Enhanced near-infrared emission from erbium and cerium oxide codoped silica nanocomposite", Optical Materials Express, Vol 7, pp 1007-1013 [9] Gabriele Bellocchi, Giorgia Franzò, Fabio Iacona, Simona Boninelli, Maria Miritello, Tiziana Cesca & Francesco Priolo (2012), "Eu3+ reduction and efficient light emission in Eu2O3 films deposited on Si substrates", Optics Express, Vol 20, pp 5501-5507 [10] A Polman (1997), "Erbium implanted thin film photonic materials", Journal of Applied Physics, Vol 82, pp 1-39 95 [11] A Najar, N Lorrain, H Ajlani, Charrier, M Oueslati & L Haji (2009), "Er3+ Doping conditions of planar porous silicon waveguides", Applied Surface Science, Vol 256, pp 581-586 [12] A Najar, J Charrier, H Ajlani, N Lorrain, H Elhouichet, M Oueslati & L Haji (2006), "Optical properties of erbium-doped porous silicon waveguides", Journal of Luminescence, Vol 121, pp 245-248 [13] R Dahal, C Ugolini, J Y Lin, H X Jiang & J M Zavada (2009), "Erbium-doped GaN optical amplifiers operating at 1.54 μm", Applied Physics Letter, Vol 95, pp [14] M J A de Dood, L H Slooff, A Polman, A Moroz & A v Blaaderen (2001), "Modified spontaneous emission in erbium-doped SiO2 spherical colloids", Applied Physics Letters, Vol 79, pp 3585 [15] RG Kik & A Polman (1998), "Erbium-Doped Optical-Waveguide Amplifiers on Silicon", MRS Bulletin, Vol 23, pp 48 [16] G.C Righini, S Pelli, M Ferrari, C Armellini, L Zampedri, C Tosello, S Ronchin, R Rolli, E Moser, M Montagna, A Chiasera & S J L Ribeiro (2002), "Er-doped silica-based waveguides prepared by different techniques: RF-sputtering, sol-gel and ion-exchange", Optical and Quantum Electronics, Vol 34, pp 1151-1166 [17] Tao Lin, Xiao-wei Zhang, Yun-ji Wang, Jun Xu, Neng Wan, Jian-feng Liu, Ling Xu & K.-j Chen (2012), "Luminescence enhancement due to energy transfer in ZnO nanoparticles and Eu3+ ions co-doped silica", Thin Solid Films, Vol 520, pp 58155819 [18] S Manna, R Aluguri, R Bar, S Das, N Prtljaga, L Pavesi & S K Ray (2015), "Enhancement of photoluminescence intensity of erbium doped silica containing Ge nanocrystals: distance dependent interactions", Nanotechnology, Vol 26, pp 045202-045213 [19] Masayuki Nogami, Takehiro Enomoto & T Hayakawa (2002), "Enhanced fluorescence of Eu3+ induced by energy transfer from nanosized SnO2 crystals in glass", Journal of Luminescence, Vol 97, pp 147-152 [20] Y Hatefi, N Shahtahmasebi, A Moghimi & E Attaran (2011), "Ultraviolet to visible frequency-conversion properties of rare earths doped glass ceramics", Journal of Rare Earths, Vol 29, pp 484-488 [21] F Xiao, R Chen, Y Q Shen, Z L Dong, H H Wang, Q Y Zhang & H D Sun (2012), "Efficient Energy Transfer and Enhanced Infrared Emission in Er- Doped ZnO-SiO2 Composites", The journal of Physical Chemistry C, Vol 116, pp 13458−13462 [22] Pratyusha Das, Rishi Maiti, SamitKRay & BNShivakiran Bhaktha (2015), "Increased photon density of states at defect-mode frequencies led enhancement of tunability of spontaneous emission from Eu2+, Eu3+ doped SiO2/SnO2 one96 dimensional photonic crystals", Material Research Express, Vol 2, pp 036201036207 [23] Bui Quang Thanh, Ngo Ngoc Ha, Tran Ngoc Khiem & Nguyen Duc Chien (2015), "Correlation between SnO2 nano crystals and optical properties of Eu3+ ions inSiO2 matrix: Relation of crystallinity, composition, and photoluminescence", Journal of Luminescence, Vol 163, pp 28-31 [24] Bui Quang Thanh, Tran Ngoc Khiem, Ngo Ngoc Ha & Phan Van Do (2018), "Microscopic and optical parameters of Eu3+ -doped SnO2–SiO2 nanocomposites prepared by sol–gel method", Journal of Luminescence, Vol 2018, pp 1-18 [25] S Guddala, A Chiappini, C Armellini, S Turell, G C Righini, M Ferrari & D Narayana Rao (2015), "Fabrication and characterization of Er3+ doped SiO2/SnO2 glass-ceramic thin films for planar waveguide applications", Materials Science and Engineering, Vol 73, pp 012102-012106 [26] Vivek Mangalam & Kantisara Pita (2017), "Energy Transfer Efficiency from ZnONanocrystals to Eu3+ Ions Embedded in SiO2 Film for Emission at 614 nm", Materials, Vol 10, pp 930-939 [27] Xiaowei Zhang, Tao Lin, Pei Zhang, Jun Xu, Shaobing Lin, Ling Xu & Kunji Chen (2014), "Highly efficient near-infrared emission in Er3+ doped silica films containing size-tunable SnO2 nanocrystals", Optics Express, Vol 22, pp 369-376 [28] Anna Lukowiak, Lidia Zur, Thi Ngoc Lam Tran, Marcello Meneghetti, Simone Berneschi, Gualtiero Nunzi Conti, Stefano Pelli, Cosimo Trono, B.N Shivakiran Bhaktha, Daniele Zonta, Stefano Taccheo, Giancarlo C Righini & Maurizio Ferrari (2017), "Sol–Gel-Derived Glass-Ceramic Photorefractive Films for Photonic Structures", Crystals, Vol 7, pp 61-68 [29] Gijo Jose, K.A Amrutha, T.F Toney, V Thomasa, C Joseph, M.A Ittyachen & N V Unnikrishnan (2006), "Structural and optical characterization of Eu3+/CdSe nanocrystal containing silica glass", Materials Chemistry and Physics, Vol 96, pp 381-387 [30] Neng Wan, Jun Xu, Tao Lin, Xiangao Zhang & L Xu (2008), "Energy transfer and enhanced luminescence in metal oxide nanoparticle and rare earth codoped silica", Applied Physics Letters, Vol 92, pp 201109-201112 [31] K Vijayalakshmi & K Karthick (2012), "Influence of annealing on the photoluminescence of nanocrystalline ZnO synthesized by microwave processing", Philosophical Magazine Letters, Vol 92, pp 710-717 [32] Yoshikazu Terai, Keisuke Yamaoka, Takashi Yamaguchi & Y Fujiwara (2009), "Structural and luminescent properties of Er-doped ZnO films grown by metalorganic chemical vapor depositiona", Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol 27, pp 2248-2251 97 [33] F Gather, A Kronenberger, D Hartung, M Becker, A Polity, P J Klar & B K Meyer (2013), "Possibility of enhancing the thermoelectric figure of merit of ZnO by sulfur incorporation", Applied Physics Letters, Vol 103, pp 082115-082119 [34] Junji Ishihara, Atsushi Nakamura, Satoshi Shigemori, Toru Aoki & Jiro Temmyo (2006), "Zn1-xCdxO systems with visible band gaps", Applied Physics Letters, Vol 89, pp 091914 [35] Jungsik Bang, Heesun Yang & Paul H Holloway (2005), "Enhanced luminescence of SiO2 :Eu3+ by energy transfer from ZnO nanoparticles", The journal of Chemicals Physics, Vol 123, pp 084709-084713 [36] Vivek Mangalam, Kantisara Pita & Christophe Couteau (2016), "Study of energy transfer mechanism from ZnO nanocrystals to Eu3+ ions", Nanoscale Research Letters, Vol 11, pp 73-82 [37] Bo Xu, Fei Lu, Changdong Ma & Ranran Fan (2016), "Suppression effect of silicon (Si) on Er3+ 1.54μm excitation in ZnO thin films", AIP Advances, Vol 6, pp 085206-085214 [38] Yongsheng Liu, Wenqin Luo, Renfu Li & X Chen (2007), "Spectroscopic evidence of the multiplesite structure of Eu3+ ions incorporated in ZnO nanocrystals", Optics Letters, Vol 32, pp 566-568 [39] Shuyan Gao, Hongjie Zhang, Ruiping Deng, Xiaomei Wang & D Sun (2006), "Engineering white light-emitting Eu-doped ZnO urchins by biopolymerassisted hydrothermal method", Applied Physics Letters, Vol 89, pp 123125-123128 [40] T.T Van Tran, T.M DungCao, Quang Vinh Lam & V H Le (2017), "Emission of Eu3+ in SiO2-ZnO glass and SiO2-SnO2 glass-ceramic: Correlation between structure and optical properties of Eu3+ ions", Journal of Non-Crystalline Solids, Vol 459, pp 57-62 [41] Jinzhao Huang, Shiyou Liu, Baojun Gao, Tao Jiang, Yongdan Zhao, Song Liu, Lei Kuang & Xijin Xu (2014), "Synthesis and Optical Properties of Eu3+ Doped ZnO Nanoparticles Used for White Light Emitting Diodes ", Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol 14, pp 3052-3055 [42] L.J.Q Maia, J.C.V Santos, J.F Carvalhoa, R.R Gonỗalves, A.C Hernandes & S.J.L Ribeiro (2016), "NIR Luminescence from erbium doped (100-x)SiO2 : xZnO powders obtained by soft chemical synthesis", Journal of Luminescence, Vol 170, pp 663670 [43] Nuraidayani Effendy, Zaidan Abdul Wahab, Sidek Hj Abdul Aziz, Khamirul Amin Matori, Mohd Hafiz Mohd Zaid & Siti Syuhaida Abdul Rashid (2017), "Characterization and optical properties of erbium oxide doped ZnO–SLS glass for potential optical and optoelectronic materials", Materials Express, Vol 7, pp 59-65 98 [44] Tran Kim Anh, Dinh Xuan Loc, Nguyen Tu, Pham Thanh Huy, Le Minh Anh Tu & Le Quoc Minh (2014), "Wet Chemical Preparation of Nanoparticles ZnO:Eu3+ and ZnO:Tb3+ with Enhanced Photoluminescence", Journal of Photonics, Vol 2014, pp 684601-684605 [45] Tran Kim Anh, Paul Benalloul, Charles Barthou, Lam thi Kieu Giang, Nguyen Vu & Le Quoc Minh (2007), "Luminescence, Energy Transfer, and Upconversion Mechanisms of Y2O3 Nanomaterials Doped with Eu3+, Tb3+, Tm3+, Er3+, and Yb3+ Ions", Journal of Nanomaterials, Vol 2007, pp 48247-48257 [46] P.T Nga, C Barthou, P Benalloul, P.N Thang, L.N Chung, P.V Hoi, L.V Luat & P T Cuong (2006), "Effects of yttrium codoping on fluorescence lifetimes of Er3+ ions in SiO2–Al2O3 sol–gel glasses", Journal of Non-Crystalline Solids, Vol 352 pp 2385-2389 [47] Cao T M Dung, Le Van Hieu, Lam Quang Vinh & Tran T T Van (2018), "Remarkable enhancement of Er3+ emission at 1.54 μm in Er/Yb co-doped SiO2 SnO2 glass-ceramics ", Journal of Alloys and Compounds, Vol 2018, pp 1-30 [48] William Crookes (1905), "On the Phosphorescent Spectra of S$ \delta $ and Europium", Proceedings of the Royal Society of London, Series A, Vol 76, pp 411414 [49] Mary Elvira Weeks (1932), "The discovery of elements", Chemical Education, Vol 9, pp 1751-1773 [50] Koen Binnemans (2015), "Interpretation of europium(III) spectra", Coordination Chemistry Reviews, Vol 295, pp 1-45 [51] A J Frezman & R E Watson (1962), "Theoretical Investigation of Some Magnetic and Spectroscopic Properties of Rare-Earth Ions", Physical Review, Vol 127, pp 2058-2075 [52] Jean Claude G Biinzli (1987), "The Europium(II1) Ion as Spectroscopic Probe in Bioinorganic Chemistry", Inorganica Chimica Acta Vol 139 pp 219-222 [53] Mihail Nazarov (2012), "New Generation of Europium and Terbium Activated Phosphors", Pan Stanford [54] W.C Martin, R Zalubas & L Hagan (1978), "Atomic Energy Levels – The RareEarth Elements", Gaithersburg [55] C.W Nielson & G.F Koster (1963), "Spectroscopic Coefficients for the pn, dn, and fn Configurations", MIT Press [56] C Görller-Walrand, K Binnemans, K.A Gschneidner Jr & L Eyring (Eds.) (1998), "Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths", Elsevier 99 [57] C GMler-Walrand, L Fluyt & A Ceulemans (1991), "Magnetic dipole transitions as standards for Judd-Ofelt parametrization in lanthanide spectra", Journal of Chemical Physics, Vol 95, pp 3099-3106 [58] Micheal Jackson (2000), "Magnetism of Rare Earth", The IRM quarterly, Vol 10, pp 1-8 [59] P C Becker & N A Olsson (1999), "Erbium-Doped Fiber Amplifiers Fundamentals and Technology", Elsevier [60] Klaus Ellmer, Andreas Klein & B Rech (August 2007), "Transparent Conductive Zinc Oxide", Springer Series in materials science [61] Sheng Chu, Jianze Zhao, Zheng Zuo1, Jieying Kong, Lin Li1 & Jianlin Liu (2011), "Enhanced output power using MgZnO/ZnO/MgZnO double heterostructure in ZnO homojunction light emitting diode", Journal of Applied Physics, Vol 109, pp 132110-132114 [62] Yong-ning He, Chang-Chun Zhu & Jing-wen Zhang (2004), "The study on mechanism of ultraviolet laser emission at room temperature from nanocrystal thin ZnO films grown on sapphire substrate by L-MBE", Microelectronics Journal, Vol 35, pp 389-392 [63] Pavel Ivanoff Reyes, Chieh-Jen Ku, Ziqing Duan, Yi Xu, Eric Garfunkel & Yicheng Lu (2012), "Reduction of persistent photoconductivity in ZnO thin film transistorbased UV photodetector", Applied Physics Letters, Vol 101, pp 031118-031122 [64] Navina Mehan, MonikaTomar, Vinay Gupta & A Mansingh (2004), "Optical waveguiding and birefringence properties of sputtered zinc oxide (ZnO) thin films on glass", Optical Materials, Vol 27, pp 241-248 [65] Chennupati Jagadish & S Pearton (2006), "Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures", Elsevier Limited [66] Hadis Morkoỗ & ĩmit ệzgỹr (2009), "Zinc Oxide Fundamentals, Materials and Device Technology", Wiley-VCH [67] Syed Muhammad Usman Ali (2011), "Fabrication and characterization of ZnO nanostructures for sensing and photonic device applications", Linköping Studies in Science and Technology [68] Nguyễn Thị Hƣơng (2012), "Chế tạo nghiên cứu tính chất quang vật liệu nano ZnO", Luận văn thạc sĩ, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên [69] Yung-Kuan Tseng, Chorng-Jye Huang, Hsin-Min Cheng, I-Nan Lin, Kuo-Shung Liu & I-Cherng Chen (2003), "Characterization and Field-Emission Properties of Needle-like Zinc Oxide Nanowires Grown Vertically on Conductive Zinc Oxide Films", Advanced Functional Materials, Vol 13, pp 811-814 100 [70] Lidia Armelao, Monica Fabrizio, Stefano Gialanella & F Zordan (2001), "Sol–gel synthesis and characterisation of ZnO-based nanosystems", Thin Solid Films, Vol 394, pp 90-96 [71] Lokesh Shastri , M S Qureshi & M M Malik (2013), "Photoluminescence study of ZnO–SiO2 nanostructures grown in silica matrix obtained via sol–gel method", Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol 74, pp 595–598 [72] K Sowri Babun, A.Ramachandra Reddy, Ch.Sujatha & K V R (2013), "Effects of precursor, temperature, surface area and excitation wavelength on photoluminescence of ZnO/ mesoporous silica nanocomposite", Ceramics International, Vol 39, pp 3055-3064 [73] Ahmed Barhoum, Guy Van Assche, Hubert Rahier, Manuel Fleisch, Sara Bals, Marie-Paule Delplancked, Frederic Leroux & D Bahnemann (2017), "Sol-gel hot injection synthesis of ZnO nanoparticles into a porous silica matrix and reaction mechanism", Materials and Design, Vol 119 pp 270-276 [74] M J Weber (1990), "Science and technology of glass", Journal of Non-Crystalline Solids, Vol 123, pp 208-222 [75] Iyer SS & X YH (1993), "Light emission from silicon", Science, Vol 260, pp 4046 [76] Rahayu Emilia Mohamed Khaidir, Yap Wing Fen, Mohd Hafiz Mohd Zaid, Khamirul Amin Matori, Nur Alia Sheh Omar, Muhammad Fahmi Anuar, Siti Aisyah Abdul Wahab & A Z K Azman (2019), "Exploring Eu3+-doped ZnO-SiO2 glass derived by recycling renewable source of waste rice husk for white-LEDs application", Results in Physics, Vol 15, pp 102596 [77] Paul Erhart, Andreas Klein, Russell G Egdell & K Albe (2007), "Band structure of indium oxide: Indirect versus direct band gap", Physical Review B, Vol 75, pp 153205 -153210 [78] Jian-He Hong, Chang-Jie Cong, Zhi-Guo Zhang & K.-L Zhang (2007), "A new photoluminescence emission peak of ZnO–SiO2 nanocomposites and its energy transfer to Eu3+ ions", Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol 68, pp 1359-1363 [79] Larry L Hench & Jon K West (1990), "The Sol-Gel Process", Chemicals Review, Vol 90, pp 33-72 [80] H C Cƣờng (2009), "Tổng hợp nghiên cứu tính chất quang màng TiO2 ZnO phương pháp Solgel nhằm ứng dụng quang xúc tác", Luận văn thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh [81] David Levy & M Zayat (2015), "The Sol–Gel Handbook: Synthesis, Characterization, and Applications", Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA 101 [82] L K Tốp (2013), "Tạo màng phương pháp sol- gel", Luận văn thạc sĩ, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh [83] Dietrich Meyerhofer (1978), "Characteristics of resist films produced by spinning", Journal of Applied Physics, Vol 49, pp 3993-3937 [84] H G J Moseley (1963), "The high- frequency spectra of the elements", Phil Mag Ser 6., Vol 26, pp 1024-1034 [85] O M Ntwaeaborwa & P H Holloway (2005), "Enhanced photoluminescence of Ce3+ induced by an energy transfer from ZnO nanoparticles encapsulated in SiO2", Nanotechnology, Vol 16, pp 865-868 [86] G S Ofelt (1962), "Intensities of Crystal Spectra of RareEarth Ions", The journal of Chemicals Physics, Vol 37, pp 511-520 [87] B R Judd (1962), "Optical Absorption Intensities of Rare-Earth Ions", Physics Review, Vol 127, pp 750-761 [88] M.P.S Almeida, L.M Nunes, R.R Gonỗalves, S.J.L Ribeiro & L.J.Q Maia (2016), "Structural properties and visible emission of Eu3+ activated SiO2-ZnO-TiO2 powders prepared by a soft chemical process", Optical Materials (2016) 438e446, Vol 62, pp 438-446 [89] Lixin Yu & Masayuki Nogami (2007), "Local structure and photoluminescent characteristics of Eu3+ in ZnO–SiO2 glasses", Journal of Sol Gel Science Technology, Vol 43, pp 355-360 [90] Vilma C Costa, Michael J Lochhead & Kevin L Bray (1996), "Fluorescence LineNarrowing Study of Eu3+-Doped Sol-Gel Silica: Effect of Modifying Cations on the Clustering of Eu3+", Chem Mater., Vol 8, pp 783-790 [91] Kantisara Pita, Pierre Baudin, Quang Vinh Vu, Roy Aad, Christophe Couteau & Gilles Lérondel (2013), "Annealing temperature and environment effects on ZnO nanocrystals embedded in SiO2: a photoluminescence and TEM study", Nanoscale Research Letters, Vol 8, pp 517 [92] Huang XingYong, Chen DaQin, Lin Lin, Wang ZheZhe, Wang YuanSheng, Feng ZhuoHong & Z ZhiQiang (2012), "Concentration quenching in transparent glass ceramics containing Er3+:NaYF4 nanocrystals", Science China Press and SpringerVerlag Berlin Heidelberg, Vol 55, pp 1148-1151 [93] Yu S Tver’yanovich (2003), "Concentration Quenching of Luminescence of RareEarth Ions in Chalcogenide Glasses", Glass Physics and Chemistry, Vol 29, pp 166-168 [94] Nur Alia Sheh Omar, Yap Wing Fen & Khamirul Amin Matori (2017), "Europium doped low cost Zn2SiO4 based glass ceramics: A study on fabrication, structural, 102 energy band gap and luminescence properties", Materials Science in Semiconductor Processing Vol 61, pp 27-34 [95] Siti Syuhaida Abdul Rashid, Sidek Hj Ab Aziz, Khamirul Amin Matori, Mohd Hafiz Mohd Zaid & Nurzilla Mohamed (2017), "Comprehensive study on effect of sintering temperature on the physical, structural and optical properties of Er3+ doped ZnOGSLS glasses", Results in Physics, Vol 7, pp 2224-2231 [96] R.K Verma, K.Kumar & S.B.Rai (2011), "Dual mode emission and harmonic generation in ZnO–CaO–Al2O3: Er3+ nanocomposite", Journal of Luminescence, Vol 131, pp 988-993 [97] Zhen Zhou, Toshitaka Komori, Tatsuya Ayukawa, Hiroshi Yukawa, Masahiko Morinaga, Atsushi Koizumi & Yoshikazu Takeda (2005), "Li- and Er-codoped ZnO with enhanced 1.54 μm photoemission", Applied Physics Letters, Vol 87, pp 091109-091111 [98] Le Thi Thu Hien, Nguyen Van Du, Ngo Ngoc Ha, Nguyen Duc Hoa, Tran Ngoc Khiem & Nguyen Duc Chien (2019), "Photoluminescence enhancement of Er3+doped ZnO/SiO2 nanocomposites fabricated through two-step synthesis", Optical Materials Vol 92, pp 262–266 [99] N N Ha, S Cueff, K Dohnalová, M T Trinh, C Labbé, R Rizk, I N Yassievich & T Gregorkiewicz (2011), "Photon cutting for excitation of Er3+ ions in SiO2 sensitized by Si quantum dots", Physical Review B, Vol 84, pp 241308-241313 [100] Vivek Magalam & Kantisara Pita (2018), "Effect of the interaction distance on 614 nm red emission from Eu3+ ions due to the energy transfer from ZnO-nc to Eu3+ ions", Optical Materials Express, Vol 8, pp 3115-3131 103 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Đà CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Phạm Sơn Tùng, Trần Ngọc Khiêm, Ngô Ngọc Hà, Lê Thị Thu Hiền (2013), “Ảnh hưởng điều kiện công nghệ vào tính chất quang vật liệu nanocomposite SiO2-ZnO pha tạp ion Eu3+” Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 8, Đại học Thái Nguyên, 4-6 tháng 11 năm 2013 Pham Son Tung, Tran Ngoc Khiem, Ngo Ngoc Ha, Le Thi Thu Hien (2014), “Effect of technological conditions on optical properties of ZnO-SiO2 nanocomposites doped with Eu3+ ions” Journal of Science and Technology, Vol 52, (3B), pp 238-243 Pham Son Tung, Tran Ngoc Khiem, Ngo Ngoc Ha, Le Thi Thu Hien (2014), “Dependence of Doping Concentration and Growing Process on Optical Properties of Eu3+- doped ZnO- SiO2 Nanocomposites” The 2nd International Conference Proceedings on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN), Hanoi University of Science and Technology, 30th October – 1st November 2014 Pham Son Tung, Le Thi Thu Hien, Ngo Ngoc Ha, Tran Ngoc Khiem and Nguyen Duc Chien (2016), “Influence of Composition, Doping Concentration and Annealing Temperatures on Optical Properties of Eu3+-Doped ZnO–SiO2 Nanocomposites” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol 16, pp 7955– 7958 Le Thi Thu Hien, Pham Van Tuan, Nguyen Van Du, Du Thi Xuan Thao, Tran Ngoc Khiem (2016), “Fabrication, Structural Characteristics and Photoluminescence of SiO2-ZnO:Er3+ Nanocomposite Thin film”, The 3rd International Conference Proceedings on Advanced Materials and Nanotechnology nd th (ICAMN), Hanoi University of Science and Technology, 02 -05 October 2016 Le Thi Thu Hien, Nguyen Van Du, Ngo Ngoc Ha, Nguyen Duc Hoa, Tran Ngoc Khiem, and Nguyen Duc Chien (2019), “Photoluminescence Enhancement of Er3+ doped ZnO/SiO2 nanocomposites fabricated through two- step synthesis”, Optical Materials, Vol 92, pp 262-266 Le Thi Thu Hien, Le My Phuong , Tran Ngoc Khiem, and Nguyen Duc Chien (2019), “Effect of Temperature, Doping Concentration on Optical Properties of ZnO nanoparticles and Er3+ ions Co-doped Silica”, Hung Yen technology and science, Vol 21, pp 62-65 104 ... cụ chế tạo vật liệu SiO2/ ZnO: Eu3+ 37 2.1.1.1 Hóa chất chế tạo vật liệu SiO2/ ZnO: Eu3+ 37 2.1.1.2 Dụng cụ chế tạo vật liệu SiO2/ ZnO: Eu3+ 37 2.1.2 Quy trình chế tạo vật liệu SiO2/ ZnO: Eu3+ ... CHƢƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU SiO2- ZnO PHA TẠP ION Eu3+ , Er3+ 37 v 2.1 Chế tạo vật liệu SiO2/ ZnO pha tạp ion Eu3+ phƣơng pháp sol-gel kết hợp với... trình chế tạo màng mỏng nanocomposite SiO2/ ZnO: Eu3+ 41 Hình Sơ đồ khối quy trình chế tạo vật liệu nanocomposite SiO2/ ZnO: Er3+ 43 Hình Sơ đồ khối quy trình chế tạo vật liệu SiO2/ ZnO pha tạp ion