a) 600 kW/cm2; b) 650 kW/cm2; c) 1050 kW/cm2.
Khi cụng suất bơm tiếp tục tăng lờn thỡ cỏc đỉnh xuất hiện càng nhiều và sắc nhọn hơn. Phổ bức xạ laser của màng ZnO cú một ngưỡng xỏc định và theo quan sỏt của chỳng tụi thỡ giỏ trị ngưỡng phỏt của màng ZnO chế tạo theo hai phương phỏp Sol-gel và phỳn xạ là tương đương nhau, cú giỏ trị khoảng 650 - 700 kW/cm2. Giỏ trị ngưỡng phỏt này lại nhỏ hơn giỏ trị ngưỡng của mẫu ZnO dạng viờn nộn. Điều này được giải thớch là do kớch thước hạt trung bỡnh của mẫu màng nhỏ hơn nhiều so với mẫu ZnO khối. Kớch thước hạt trung bỡnh của màng ZnO đạt khoảng từ 30 - 40 nm. Với kớch thước hạt nhỏ như vậy, cỏc buồng cộng hưởng hỡnh thành trong màng đa tinh thể càng nhiều và độ dài quóng đường tỏn xạ tăng lờn. Do đú cường độ laser càng mạnh.
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3
Một nhiệm vụ quan trọng của luận ỏn là phải xõy dựng được hệ quang phổ cú thể thu nhận được tớn hiệu bức xạ laser ngẫu nhiờn. Chỳng tụi đó xõy dựng hệ đo phổ phỏt quang kớch thớch bằng laser N2 cú bước súng 337 nm, độ rộng xung 7 nm, tần số lặp lại 10 Hz và với hệ đo này, đó tỏch bức xạ laser ra khỏi phổ phỏt quang tự phỏt rất mạnh từ cỏc mẫu viờn nộn và cỏc mẫu màng mỏng.
Phổ bức xạ laser ngẫu nhiờn cú cấu trỳc giỏn đoạn, cỏc đỉnh cỏch nhau cỡ 5 - 6 nm, độ rộng bỏn cực đại FWHM của cỏc đỉnh vào khoảng 2 nm. Trờn cơ sở đú cú thể ước tớnh đọ dài buồng cộng hưởng ngẫu nhiờn cỡ 5 - 6 Pm. Nguồn gốc của bức xạ laser ngẫu nhiờn là do tỏi hợp exciton hoặc plasma điện tử lỗ trống ở vựng bước súng 380 - 390 nm.
CHƢƠNG 4: KHẢO SÁT BỨC XẠ LASER NGẪU NHIấN TỪ CÁC MẪU ZnO DẠNG BỘT
Sau khi cú cỏc kết quả bước đầu về bức xạ laser ngẫu nhiờn từ mẫu viờn nộn và màng mỏng, cỏc nghiờn cứu tiếp theo tập trung vào đối tượng mẫu vật liệu là bột nano ZnO. Bằng chế độ đo đồng bộ giữa hệ laser Nd:YAG và mỏy quang phổ đa kờnh MS-257, chỳng tụi tiếp tục thu được dạng phổ bức xạ laser ngẫu nhiờn đặc trưng cho kớch thớch bằng laser xung nano giõy. Kết quả phổ thu nhận được khi kớch thớch mẫu bằng xung độ rộng pico giõy gúp phần làm sỏng tỏ thờm cơ chế động học của laser ngẫu nhiờn trờn vật liệu ZnO.
4.1. KHẢO SÁT BỨC XẠ LASER NGẪU NHIấN TRấN HỆ THU PHỔ PHÁT QUANG KÍCH THÍCH BẰNG LASER Nd:YAG XUNG NANO GIÂY QUANG KÍCH THÍCH BẰNG LASER Nd:YAG XUNG NANO GIÂY
4.1.1. Bố trớ hệ thu phổ phỏt quang kớch thớch bằng laser Nd:YAG xung nano giõy
Hỡnh 4.1. Hệ thu phổ phỏt quang kớch thớch bằng laser Nd:YAG xung nano giõy.
Chỳng tụi đó bố trớ hệ thu phổ phỏt quang trờn cơ sở nguồn kớch thớch là hệ laser Nd:YAG (Quanta-Ray Pro 230) hoạt động ở chế độ Q-switching với bước súng cơ bản 1064 nm, độ rộng xung 5 ns, tần số lặp lại 10 Hz, năng lượng xung cú thể lờn đến 1200 mJ. Để cú bước súng tử ngoại kớch thớch ZnO, chỳng tụi đó sử
bước súng 355 nm. Bước súng này được tạo ra nhờ thực hiện hiệu ứng phỏt tần số tổng của tần số cơ bản (1064 nm) và tần số hoà ba bậc hai (532 nm) trong sơ đồ tương hợp pha loại I (o + o ặ e). Hiệu suất biến đổi đạt được là 25 %. Bức xạ 355
nm được tỏch ra nhờ một gương lưỡng hướng sắc, chỉ phản xạ 355 nm và cú mật độ năng lượng trung bỡnh lờn tới 260 mJ/cm2
. Năng lượng trung bỡnh của chựm laser được đo bằng đầu đo cụng suất MELLES GRIOT 13PEM001.
Hỡnh 4.2. Laser Nd:YAG Quanta Ray Pro – 230.
Phổ phỏt quang và laser ngẫu nhiờn được thu trờn mỏy quang phổ đa kờnh MS-257 (Oriel-Newport, USA) với đầu thu CCD IntraSpecTM IV (Oriel-Newport USA) độ nhạy 100 lần cao hơn mạng diot PDA.
- Giới hạn dũ: 3,8 fJ/cm2;
- Năng lượng phơi sỏng bóo hồ: 250 pJ/cm2; - Ồn đọc thấp: nhỏ hơn 13 electron;
- Vựng phổ làm việc: 180 - 1100 nm.
Mỏy quang phổ cú 4 cỏch tử quang học cú thể dịch chuyển tự động: 2 cỏch tử 1200 vạch/mm (vựng bước súng làm việc lần lượt là 200 nm - 1400 nm và 450 nm - 1400 nm), 2 cỏch tử 600 vạch/mm (vựng bước súng làm việc lần lượt là 180 nm - 500 nm và 900 nm - 3000 nm). Chỳng tụi thường sử dụng một trong hai cỏch
tử 1200 vạch/mm. Tớn hiệu lối vào của mỏy quang phổ được điều chỉnh bằng hệ thấu kớnh cú thể vi chỉnh hai chiều và được cho qua kớnh lọc để loại bỏ bước súng khụng mong muốn. Tựy vào đặc điểm tớn hiệu cần đo, cú thể điều chỉnh thời gian phơi sỏng của CCD ứng với số lượng xung kớch thớch khỏc nhau. Thụng thường, với tớn hiệu yếu cần tăng thời gian phơi sỏng ứng với nhiều xung kớch thớch và ngược lại.