Tiến Sĩ Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất của dây nano Si và SiEr3

III

MỤC LỤC

Trang
LỜI CAM ĐOAN . I
LỜI CẢM ƠN II
MỤC LỤC . III
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VI
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . VII
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ĐỒ THỊ VIII
MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO Si VÀ NANO Si:Er
3+
. 7
1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT . 7
1.1.1. Vật liệu nano Si . 7
1.1.2. Vật liệu nano Si:Er
3+
12
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH CHẤT HUỲNH QUANG CỦA CÁC
CẤU TRÚC NANO Si VÀ Si:Er
3+
. 20
1.2.1. Vật liệu nano Si . 20
1.2.2. Vật liệu nano Si:Er
3+
29
1.3. KẾT LUẬN 35
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM . 36
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO DÂY NANO Si 36
2.1.1. Chế tạo dây nano Si theo cách tiếp cận “từ dưới lên” . 36
2.1.2. Chế tạo dây nano Si theo cách tiếp cận “từ trên xuống” . 48
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHA TẠP ION Er
3+
VÀO TRONG VẬT LIỆU NANO
Si . 50
2.2.1. Phương pháp đồng phún xa . 50
2.2.2. Phương pháp cấy ion . 51
2.2.3. Phương pháp khuếch tán nhiệt . 52
2.2.4. Phương pháp đồng bốc bay nhiêt . 52 IV

2.3. CÁC THIẾT BỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO MẪU 53
2.3.1. Các thiết bị được sử dụng để chế tạo dây nano Si 53
2.3.2. Các thiết bị được sử dụng để chế tạo vật liệu nano Si pha tạp Er
3+
. 54
2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU . 56
2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X 56
2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 57
2.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) . 57
2.4.4. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) 58
2.4.5. Phổ tán xạ Raman 58
2.4.6. Phổ huỳnh quang . 59

CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO DÂY NANO Si BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT
VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT HUỲNH QUANG CỦA NÓ . 60
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 61
3.2. THỰC NGHIỆM . 62
3.2.1. Vật liệu . 62
3.2.2. Chế tạo dây nano Si . 62
3.2.3. Các phép đo phân tích tính chất của dây nano Si 65
3.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 66
3.3.1. Ảnh hưởng của vật liệu nguồn bốc bay lên quá trình nuôi dây nano Si 66
3.3.2. Khảo sát tính chất huỳnh quang của dây nano Si ở nhiệt độ phòng 72
3.3.3. Khảo sát tính chất huỳnh quang của dây nano Si theo nhiệt độ 80
3.4. KẾT LUẬN 85
CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA CÁC CẤU TRÚC
NANO Si PHA TẠP Er
3+
87
4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 87
4.2. THỰC NGHIỆM . 88
4.2.1. Vật liệu 88
4.2.2. Chế tạo dây nano Si:Er
3+
. 88
4.2.3. Chế tạo màng nanocomposite SiO 2 :nano Si pha tạp Er
3+
. 90
4.2.4. Các thiết bị để chế tạo mẫu . 91 4.2.5. Các phép đo phân tích tính chất của vật liệu . 91
4.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 92
4.3.1. Khảo sát sự phát quang của ion Er
3+
trong các cấu trúc nano Si . 92
4.3.2. Cơ chế truyền năng lượng từ mạng nền sang ion Er
3+
trong màng
nanocomposite SiO 2 :nano Si pha tạp Er
3+
. 97
4.3.3. Tối ưu hóa các tham số công nghệ để màng nanocomposite SiO 2 :nano Si pha
tạp Er
3+
phát quang mạnh nhất ở bước sóng 1530 nm . 100
4.4. KẾT LUẬN 105
KẾT LUẬN . 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 108
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN . 119