Công nghệ chế tạo vật liệu xốp và cơ chế ăn mòn xốp
2.5.4.Phương pháp khảo sát tính chất huỳnh quang
Phương pháp ghi phổ huỳnh quang
Các phép ghi phổ huỳnh quang (PL) được tiến hành trên các hệ ghi quang phổ đặt tại Viện Khoa học Vật liệu, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với nguồn kích thích là laser He-Cd phát ra bước sóng kích thích 325 nm và một hệ tương tự ở Đại học Osaka, Nhật Bản.
Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý hệ đo phổ huỳnh quang.
Quang phổ PL là công cụ tốt để nghiên cứu cấu trúc điện tử của các tâm định xứ (đôi khi rất phức tạp) và quá trình truyền năng lượng giữa các tâm khác nhau trong chất bán dẫn. Quá trình phát quang này có thể mô tả là quá trình dùng năng lượng kích thích (ví dụ là photon) để kích thích điện tử từ trạng thái cơ bản lên một trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn, đối với chất bán dẫn thì năng lượng
63
này cần phải lớn hơn hoặc là bằng Eg, điện tử sau đó quay trở lại trạng thái cơ bản
bằng cách tái hợp với lỗ trống ở trạng thái cơ bản, kèm theo sự phát xạ photon. Phổ PL cho phép ta nghiên cứu cấu trúc điện tử và nhiều tính chất quan trọng khác nhau của vật liệu. Nguyên lý của hệ đo PL được trình bày trên Hình 1.14. Ánh sáng từ nguồn kích thích đơn sắc chiếu tới mẫu đang được gắn lên một tấm đồng phẳng. Bức xạ PL phát ra từ mẫu thì được thu vào một đầu của sợi quang và được đưa vào để phân tích, xử lý thành các bước sóng phát xạ riêng biệt. Sau đó, tín hiệu quang được đưa vào bộ detector và được xử lý để biến đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này được máy tính xử lý.
Phương pháp ghi phổ kích thích huỳnh quang
Phổ kích thích huỳnh quang (PLE) được dùng để hiểu được trạng thái kích thích cũng như cấu trúc điện tử của lớp SiC xốp. Các phổ kích thích huỳnh quang được đo bằng hệ đo của Đại học Osaka, Nhật Bản với bước sóng kích thích từ 320-500 nm sử dụng nguồn sáng từ đén xenon. Sơ đồ nguyên lý của hệ đo được biểu diễn trên Hình 1.15.
Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý hệ ghi phổ kích thích huỳnh quang.
Nguyên lý hoạt động của hệ đo như sau: Một đèn xenon được sử dụng làm nguồn ánh sáng kích thích với dải bước sóng rộng trong vùng từ tử ngoại đến nhìn thấy. Một hộp nước được đặt vào phía trước của đèn để giảm ánh sáng hồng ngoại
64
gần không mong muốn. Ánh sáng kích thích từ đèn xenon được phản xạ bởi một gương có thể phản xạ trong vùng từ tia cực tím đến vùng ánh sáng nhìn thấy. Sau đó ánh sáng được đi qua một monochromator để tạo ra lần lượt các bước sóng kích thích khác nhau có dải sóng từ 320-500 nm. Một nhược điểm của đèn xenon là dải phát quang rất rộng và làm ảnh hưởng đến phổ PL phát ra từ các mẫu, bằng cách sử dụng các bộ lọc chúng ta có thể ngăn chặn ảnh hưởng này. Bức xạ PL phát ra từ mẫu được thu vào một đầu của sợi quang và được đưa vào để phân tích, xử lý, thành các bước sóng phát xạ riêng biệt. Sau đó, tín hiệu quang được đưa vào bộ detector và được xử lý để biến đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này được máy tính xử lý.