NGHlfeN C t r u C H f TAO CAM BIEN NHIET QUANG T R £ N CO S 6 MANG MONG VO2 CAU TRUC NAN6
(Tieu ban Quang hoc - Quang pho)
Nguyln Nanf; n i n h ; Tr^n Thi T^m
Khoa vat IJ^ Ky thuat va Cdng nghe nan6, Trucmg Dai hoc Cdng nghe, Dai hoc QuC'c Gia Ha N6i
Tom tdt. Vat lieu mdng VÔ cau true nano vai kich thudc hat ti(50 den 70 nm duac
H^u T ^'^1 ^^J^^y['nhvd sai cap quang bdng each boc bay chiim tia dien tic vd tdi két tinh trong dxy dp sudt thdp. Mdng nhdn duac c6 uu diim han hdn so vdi mdng VÔ truyin thdng, the hien a cho nhiet do chuyin pha (NDCP) thap han, hieu suat nhiet sdc a vung hong ngoqi cao han. Ldp mdng VÔ day 200 nm cau trite nano phii tren cap quang duac sic dung lam dau cam bien nhiet quang. Dau cdm bien lam viec theo nguyen ly: khi nhiet do tang len, vwoT NDCP. bite xq hdng ngoqi duac phdn xq nguac trd vi ngudn phdt. Thiet bi hem sodt phdn xq hong ngoqi co the img dung di theo doi nguong nhiet do gay chdy no tai cdc tram xang đu hoac kho tdng vu khị hoa chat dgc hqị
I, U6 DAU
Mang mong oxit vanadi la mpt trong s6 cac vat lieu c6 nhi^u tinh chAt phong phu va kha nang ung dung trong thirc tiln, thi du nhu trong cac linh kien vi dien tu, quang- dien, hien thj dien sac (ECD), sensor khi mang mong, cua s6 nhiet sic thong minh (STW) [1-3]. Viec che tao mang mong oxit vanadi don pha, dung thanh phSn hop thuc va cau true tinh th6 1^ khong d l dang, nhdt la d6i vai di-6xit vanadi (VO2), bcri vi vanadi la nguyen t6 kim loai chuyen tiep (KLCT) c6 kha nSng lien ket vai oxy duai dang nhilu hoa tri khac nhau (tu 1 din 5). Trong cac phuang phap hoa hoc nhu CVD [4], dilu khiln hgp thuc hoa hoc trong qua trinh idng dong co nhilu thuan Igi, vi thi dl nhan dugc mang mong VO2 ciu tnic hoan hao va dung thanh phdn cdu taọ Vai cong nghe sol-gel co thi chi tao vat lieu cdu true nano nha kha nang tao gel duai dang x6p kich thuac nanọ Bdng cac phuang phap ling dong vat ly bdc bay chan khong, phun xa cat6t cao ap mot chilu va cao tdn [4,5] mang mong penta-oxit (V2O5) hay di-6xit vanadi (VO2) cung da dugc chi tao vai muc dich nghien cuu ly thuyet ca ban va ung dung thuc tien trong linh kien ECD va STW. Trong hau hit cac cong trinh cong bo, vat lieu mang mong VO2 dugc chi tao hau nhu chua t6n tai duai dang cau true nanọ Vai kha nang tu dieu chinh tinh chdt dien va quang cua VO2 (do truyen qua T%, do phan xa R%) bdng nhiet do (hieu ung nhiet sdc), mang mong VO2 hoan toan CO the ung dung lam te bao nhiet-dien trd trong he cam bien nhiet-dien thdng minh hay te bao nhiet-quang trong he cam bien nhiet-quang thdng minh. De cd the ung dung vao thuc tien, nhiet do lam viec cua cam bien (ung vdi nhiet do chuyen pha - NDCP) can ha thap den vung nhiet do cua mdi truong ung dung. Thi du, trong cac kho chua xang (tec xSng ngam) nhiet do can bao nguong an toan vao khoang 60 - 65 ^'C, cdn trong cdng nghe STW nhiet dp chuyen pha cdn ha den trong khoang 35 - 40 °C, .... Ha NDCP cd the thuc hien bang each pha tap W vao trong mang VO2, tuy nhien cdng nghe nay đi hdi thiet bj đng phiin xa (sir dung nhilu bia phun xa). Thilt bj phun xa đi hdi dau tu Ion, ma dien tfch cua mau khd dat dugc do idn dap ung thuc tien ung dung.
dn quoc idn th^ VI, Hd Npi 23-25/11/2005
Trong cong trinh n^y chung tdi trinh bay kit qua nghien cuu cdng nghe chi tao niang mdng di-dxit vanadi tren sgi quang bdng chum tia dien tụ Cam biln nhiet quang sir dung VO2 cau true nano cung dugc chi tao thir nhdm muc dich ung dung vao thuc tien do <^ac va theo doi nhiet do cua kho xang đu hay hda chdt đc haị
11. THirC NGHIEM
Mang mdng VO2 dugc chi tao bdng phuang phap bdc bay chan khdng bdn pha bang chum tia dien tu hdi tu len bia dudng kinh 7 mm, day 10 mm lam tu vat lieu V2O3 do sach 4N. De cd the nhan dugc mang mdng cdu tnic nand, chiing tdi ap dung phuang phap
bdc bay cham len de ngudi {di la phiin thuy tinh Coming-2747, sgi quang dudng kfnh vao
1,0 mm . Tdc dp bdc bay vao khoang 0.1 nm/s, chilu day mang dugc khdng chi trong khoang 150 - 180 nrn. Sau khi idng dpng, mang dugc tai kit tinh trong Id chua dxy sach ap suat thap ca 5 x 10" Torr tai nhiet do 450°C, tdng thdi gian la 8 gid, trong do thdi gian nang nhiet dp Id tu nhiet dp phdng din 450°C la 3 gid, giir dn dinh tai 450°C la 3 gid va ha nhiet dp xudng nhiet dp phdng la 2 gid.
Cau triic tinh thi dugc kilm tra bdng phuang phap nhilu xa tia X (XRD), cdu tnic be mat kiem tra bdng hiln vi dien tu quet (SEM), Trudng DHKHTN. Khao sat phu thudc nhiet ciia dien trd sudt dugc tiln hanh tren he AutoIab.Potentiostat-PGS30, Vien KHVL, Vien KHCN VN. Nghien cuu tfnh chdt quang (T, R, A) dudi tac dung cua nhiit đ duoc tien hanh tren he quang phd kl UV-VIS-NIR V-570, Trudng DHCN, DHQG HN. Tinh
chdt cam biln nhiet quang dugc khao sat tren he laser sai quang phat va thu budc sdng X =
1550 nm.
IIL KET QUA VA THAO LUAN
3.1. Cau true nano ciia mang mdng VO2
Be mat va mat cat ciia mang VO2 trudc va sau khi li dugc chup anh SEM. Tu anh mat cat ciia mau da xac dinh chieu day ciia mang, vao khoang 210 nm. So vdi mang bdc bay thi mang tai ket tinh day len khoang 20 - 25 %. Vi mang bdc bay len tren de ngudi thudng la vd djnh hinh va giau vanadi (thieu dxy), do trong qua trinh tai ket tinh, cau tnic vd djnh hinh bien đi thanh cau tnic tinh the, cung vdi viec nhan them dxy tir mdi trudng li (dxy hda nhiet). Trong cac thi nghiem trudc day, binh thudng chieu day chi tang len cd 15 %. Dieu nay chung td mang VO2 cd dp xdp cao hon thudng lẹ Cung tir anh SEM, nhung la anh bl mat, cau tnic nand ciia mang VO2 the hien rat ro rang (hinh 1). Kfch thudc trung binh ciia cac hat xac dinh tu anh SEM la 110 nm. Nghia la ldp mang mdng VO2, mdt each gan diing, cd the coi nhu mdt Idp cau tao tu hai ldp don hat nand. Cac ket qua phan tich gian đ nhilu xa tia X (hinh 2) cho thdy, mang tai ket tinh cau tao don pha di-dxit vanadi, cdu tnic mang don ta vdi cac thdng sd d ca sd la a = 0.5753 nm, b = 0.4548 nm and c = 0.5376 nm, tra ciiu trong ASTM vl cdu tnic tinh thi, tep du lieu sd Nọ^ 19-1398. Cac dinh nhilu xa khdng xdc nhpn nhu trong gian đ XRD ciia tinh the khdi hay mang thdng thudng. Cac dinh tu nhu trong hinh 2 cung chung td mang dugc cau tao tu cac hat nand
tinh thị Dt tfnh kfch thudc hat tinh thi (t), ap dung cdng thiic Sherrer [5]:
t = ^ ^ (1)
trons đ
o