PHUONG PHAP BOG BAY CHUM TIA DIEN j(S
2.3. Két qua lang dgng
Tir bia vat lieu V2O3, mang mdng dugc hinh thanh sau khi lang dgng co mau den sim, thi hien mau ciia vat lieu giau kim loai vanadị Mau ciia mang chuyin sang mau xanh sim hay xanh vang khi bia vat heu dugc sir dung tuong iing la bdt VO2 hoac V2O5. SEM bl mat mang mdng dxyt vanadi do tren mSu lang dgng tir V2O3 cho thiy mang co sđ min cao ciing vdi su xuit hien cua đm la co thi la hat tinh the dugc hinh thanh trong khi lang dgng.
Tai ket tinh trong dxy ap suat thap
• Ndng luong dxy hoạ
Trong qua trinh tai kei tinh, nang lugng cung cip cho mau dudi dang nhiet nang. Nang lugng dugc tfnh bang nhiet do va thdi gian tai kei tinh. Nguon cung cip nang lugng nhiet co thi sir dung 15 nung hoac ngudn biic xa nhiet (tia laser). Tuy vao, ciu triic (nang lugng lien ket) giua cac ph£n tir tao nen tinh thi hoac nhiing sai hdng mang cu thi trong chung ma xac dinh nang lugng tai kei tinh cho phii hgp. Lfng vdi mdi che do lang dgng, tinh the VO2 co the dugc hinh thanh ngay sau khi lang dgng [3], hoac phai qua tai ket tinh tdi hang tram gid [4], hoac vai chuc giay [5].
Mang mdng ngay sau khi lang dgng bang phuong phap bdc bay chiim tia dien tir CO cau true vd dinh hinh hoac da co dinh nhilu xa thudc dinh hudng ciia tinh thi V2O5 he true giao, dugc tai két tinh d cac che do trong khoang nhiet do tir 300 den 500 "C, thdi gian 1/2 gid den 6 gid.
• Moi tru&ng tdi ket tinh
Mdi trudng nay dugc xac dinh bang cac thdng sd ap suit va thanh phan khi quyen bao xung quanh maụ Co thi thuc hien mdi trudng tai kei tinh hd hoac trong dng kin. Trong qua trinh tai kei linh, giu-a mau vdi thanh phan khi quyin bao xung
quanh ludn co su tuong tac. Bdi vay, mau mudn khdng hi dxy hoa do dxygen ciia khi quyen d nhiet đ cao, cd the sir dung cac khf tro nhu Argon hoac Nitrogen [5,6]. Mau mudn thay đi thanh p h ^ hop thiic thi thanh phdn khi tai ket tinh dugc sir dung CO the la khf ma miu dang thidu hoac cd kha nang hoa hgp dugc vdi thanh phdn khi khudch tan t^ mau vao mdi trudng [7].
Do ban chit da dang vl hoa tri ciia vanadi va su phiic tap ve thanh phin hoa hgc cua dxyt vanadi, mang mdng V02dugc hinh thanh trong dieii kien rat hep [85]. Ldp phii giau kim loai vanadi va tinh the V2O5 co dinh hudng da dugc hinh thanh sau khi lang dgng. Dl hinh thanh tinh thi mang mdng VO2, ldp phii nay can dugc tai ket tinh tiep trong dilu kien co khdng che vl ap suit thap.
• Qui trinh tdi ket tinh
La each thay đi nhiet do, ap suat va thanh phin khi quyen theo thdi gian, tdc do tang nhiet do lam sinh ra hoac mit di nhirng sai hdng mang, gop phin vao sir tuong tac ciia miu vdi mdi trudng. Duy tri nang lugng va mdi trudng tai ket tinh trong khoang thdi gian nhat dinh, de tinh the mong mudn dugc hinh thanh. Giam nhiet do sau khi tai ket tinh, gop phin on dinh trang thai cua tinh thẹ Giam din
nhiet do di giai phdng nang lugng du trong miu gop phin hinh thanh trang thai can
bang bin. Su giam nhiet do tai kei tinh mdt each dot ngdt con dugc ggi la tdi nhiet, mau dugc hinh thanh d trang thai khdng can bang, do con ton tai nang lugng du dudi dang the nang.
Qui trinh tai kei tinh trong dxy ap suit thap lÓ^Torr, dl tinh the mang mdng VO2 dugc hinh thanh can tién hanh theo ba giai doan: i- tang nhiet do tir nhiet do phong den 450"C trong thdi gian 1 gid 30 phut; ii- duy tri nhiet do nay trong thdi gian tir 2 dén 6 gid; iii- giam dan nhiet do 450"C vl NDP trong thdi gian 2 gid. U nhiet trong khdng khi
• Ndng luong u nhiet
Bang phuong phap phun dien cao ap mdt chieu, tinh the mang mdng V2O5 dugc hinh thanh tai che do thích hgp hoac con tdn tai mdt ham lugng nhd V2O5 .3H2O hay dxyt giau dxy V^Ộ Bdi vay ngay sau khi dugc ling dgng, mang mdng dxyt vanadi cin dugc cung cap tiep nang lugng cho qua trinh khuyéch tan dxy vao miu va bay hoi nudẹ Nang lugng LI nay cung dugc xac dinh bang nhiet đ va thdi
gian iị Thdng thudng, mang mdng nay chi cin u trong thdi gian ngin va nhiet do ii nhd hon nhiet đ lang dgng, do ciu tnic tinh the trong mang da kha đng nhit.
• Moi tru&ng u
Miu va mdi trudng bao xung quanh ludn xay ra su khuech tan khi trong qua trinh iị Khf ii cd kha nang kdt hgp vdi thanh phin khi khuéch tan tir miu vao mdi trudng ap suit thip, giam bdt lugng khi trong miu, nhung qua trinh lai xay ra ngugc lai neu ap suit dii Idn. Bdi vay, mang mdng dien sac V2O5 mudn dugc ché tao ma phai ii nhiet thi sir dung mdi trudng hd trong khdng khi dudi dilu kien ap suit khi quyen thdng thudng.
• Qui trinh ii
Ngay sau khi ling dgng, mang mdng dxyt vanadi dugc ii nhiet ngaỵ Qua trinh ii nhiet dl tinh thi V2O5 hinh hanh đng nhit ciing dugc tién hang theo ba giai doan: i- Giam nhiet do tir nhiet do ling dgng xudng dén 250°C trong thdi gian 1 gid; ii- duy tri nhiet đ nay trong thdi gian 2 gid; iii- giam din nhiet do ii vl NDP trong thdi gian 1 gid.
i n . PHUONG PHAP DO DAC VA KHAO SAT TINH CHAT 3.1- Khao sat cau triic tinh the bing nhieu xa tia X
Phuong phap nhilu xa tia X dugc sir dung phd bién nhit de nghien ciiu cau true vat rin, vi tia X co budc song ngin, nhd hon khoang each giQa cac nguyen tir trong vat rin. Khao sat ciu true tinh the ciia miu bang nhilu xa tia X se gop phin dilu chinh che do cdng nghe che tao vat lieu de nhan dugc ciu true tinh the mong mudn.
Ban chit cua hien tugng nhilu xa tia X tren mang tinh the dugc thi hien d dinh luat nhilu xa Laue va phuong trinh Bragg.
Tren Hinh 3.1 trinh bay hien tugng nhilu xa tia X tren hg mat mang tinh thi
(mat phang Bragg) co khoang each giira hai mat liln kl d. Dl nhan thay hieu quang
trinh giua hai tia phan xa tir hai mat phang nay la 2dsin0, trong do 0 la goc giua tia tdi va mat phing mang. Cac song phan xa tir nhiing mat phang Bragg thoi man dilu kien ciia song ket hgp: ciing tin sd va lech phạ Cudng do ciia chung se dugc nhan len theo dinh luat giao thoạ Cdng thúe diln ta dinh luat nay chinh la ndi dung co ban ciia phuong trinh Bragg [8]:
trong do X la budc sdng ngudn tia X sir dung; n = 1, 2, 3,... la bac nhilu xạ Thdng
thuong trong thuc nghiem chi nhan dugc cac nhilu xa iing vdi n = 1.
B
BI=BK= d sinO
Hinh 3.1. Su phan xa ciia tia X tren cac mat phing Bragg
Tir phuong trinh Bragg, nhan thay đi vdi mdt he mat phang tinh thi (d da biet) thi ling vdi gia tri nhit dinh ciia budc song tia X se co gia tri 0 tuong iing thoa man dilu kien nhilu xạ Noi each khac, bang thuc nghiem tren may nhilu xa tia X chung
ta se nhan dugc td hgp ciia cac gia tri d^ki ^^^ trung cho cac khoang each mat mang
theo cac hudng khac nhau ciia mdt ciu true tinh thẹ Bing each so sanh td hgp nay vdi bang tra ciiu ciu true trong cac tep dir lieu vl cau true tinh thi hoac ciia cac miu chuan co the xac lap cau true tinh the ciia miu nghien ciiụ
Khao sat ciu true cua mang mdng dxyt vanadi cung dugc tien hanh bing phuong phap nhilu xa tia X tai Vien Khoa hgc Vat lieu sir dung may SIEMENS D- 5000 vdi su hd trg ciia "buong mang mdng" va bd đt miu nhiet do caọ Mot sd gian do thuc nghiem vl cau triic ciia mang cung dugc ghi tren may SIEMENS D-5005 ciia khoa Vat ly, Dai hgc Khoa hgc tu nhien-Dai hgc Qudc gia Ha Ndị
3.2. Phuong phap hien vi dien tii truyen qua
Kinh hien vi dien tir diu tien ra đi thudc loai kinh hien vi dien tir truyin qua (TEM-Transmission Electron Microscope) hoat đng theo nguyen tic phong dai nhd cac thau kinh, tuong tu kinh hien vi quang hgc, diim khac la anh sang dugc thay thé bang chiim tia dien tir.
,3f.
Hinh 3.2. So d6 nguyen ly cua kinh hien vi dien tir truyen qua khi chup anh hien vi didn tii
S la mang mong oxyt vanadi; 1,2,3- siing dien tit; 4-kinh tu; 5-kinh vat; 6-kinh phong thic nhát; 7- kinh phong thit hai; 8,10,12- dnh nhieu dien tit;
9,11, 13- dnh hien vi dien titvdM - mdn dnh
Hinh 3.2 la so do nguyen ly ciia kinh hiln vi dien tir truyen qua [2], khi chup anh hien vi dien tir. Chieu mdt chum tia dien tir vao miu, sau vat kinh ludn cho hai anh: anh hien vi d mat phing anh cua thiu kinh (theo qui tic 1/d +l/d = 1/f); anh nhilu xa d mat phing tieu dien ciia thau kinh (theo qui tic tia song song tap trung vl tieu diem). Thau kinh dien tir co the thay đi tieu cu (bing each thay đi dong dien kich thich), nen co thi kich thich tieu cu ciia thau kinh sau vat kfnh dl tren man anh CO anh hien vi (hoac anh nhilu xa).
Mudn chup anh nhilu xa dien tir, nguyen ly tuong tu nhu tren chi khac la kich thich dong dien de tieu dien ciia kfnh phong 6 triing vdi vat 8 va man anh M dat triing vdi tieu dien anh ciia kinh phong 7. Thi du, anh nhilu xa dien tir va TEM ciia mang VO2 dugc trinh bay tren hinh 3.3 va 3.4.
d*.? w ^i^ H^
• 1 * 1
f t
Hinh 3.3
Anh nhilu xa dien tii cua mang dugc tai kei tinh trong ap su^t
thip do tren miu V245
Hinh 3.4
Anh TEM ciia mang mong dugc tai kei tinh trong ap suit thap
do tren miu V245
Uu diim quan trgng ciia hien vi dien tir truyin qua la co the dilu chinh dl dang de thiy dugc ca anh hien vi va anh nhilu xa ciia miu, nhd do ma phdi hgp biei dugc nhilu thdng tin vl ciu true, each sip xép cac nguyen tir cua miụ
Nhugc diim co ban ciia phuong phap nay la miu nghien ciiu phai dugc lat cue rit mdng (dudi 0,1 micromet), nhung lai phai du day dl ton tai dugc d dang rin (vai chuc den vai tram nguyen tir). Nhu vay iing vdi nhimg diem tren anh hiln vi dien tir truyin qua la nhung cot nguyen tir tren miu co chilu cao bang chieu day ciia mang. Anh liiln vi dien tir truyen qua va nhilu xa dien tir ciia mang mdng dxyt vanadi dugc chup tren he EM-125K ciia Vien Khoa hgc Vat lieu, Trung tam Khoa hgc tu nhien va cdng nghe Qudc giạ
3.3 - Phuong phap hien vi dien tu quet
Kinh hien vi dien tir quet (scaning electron microscope-SEM) hoat đng theo nguyen tic, electron thii cap phat xa nhd cac electron ciia sung dien tir co nang lugng cao bin pha vao be mat cua miu khao sat. Sd lugng electron thii cap phat xa cang nhilu neu bl mat miu bi phong len cang Idn va ngugc lai khi be mat bi Idm xudng, tuong iing vdi nhirng diem sang - tdi duoc ghi tren anh.
Tren hinh 3.5 la kfnh hiln vi dien tir quet [8] chup vi anh bl mat. Electron duoc gia tdc trong dien trudng tao bdi cao ap c ^ ^ PR H- A V hoac Idn tdi
. CRT CRT
L, AS
SC L-
Hinh 3.5. Gian d6 kfnh hiln vi dien tii quet chup anh be mat miu
G - la sung di6n tu; Lj- kfnh tu; AS- lua chpn dp md; SC- cu6n quet; SG- may quet; Lj- kfnh vat; S - miu nghien cuu; C- dng gop; e- electron; A - may khuéch dai; CRT- dng tia catdt; PR- dng tia catdt ghi anh; LT- dng tia
catdt hien thi thdi gian hoat dpng; VP- bom chan khong.
60 KV tuy thudc vao thiet bi va miu khao sat dugc hdi tu vao cira AS nhd thiu kinh L,. Chiim electron di qua cudn quet SC hdi tu nhd kinh vat Lj vao miu S phat xa ra electron thd cip di vao dng gop C. Qua trinh dugc thuc hien trong buong chan khdng ap suit cd 10'"^ Torr. Nhd may khuech dai A thdng tin dugc truyin vao thiet bi ghi anh PR ciia dng tia catdt CRT. Nang suit phan giai ciia kinh hien vi dien tir quet bi gidi han bdi kich thudc ciia chiim tia dien tir chieu vao miụ Nang suat phan giai ciia SEM dat vao cd 6 -r 3 nm tuy thudc vao loai ngudn phat xa electron.