Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình hole-burning phổ bền vững trong một số vật liệu thủy tinh oxit pha tạp Eu

Luận án là một đề tài nghiên cứu khoa học cơ bản, phương pháp phổ FLN và PSHB đều có khả năng cung cấp thông tin về cấu trúc tinh tế các mức năng lượng của các ion RE trong vật liệu mà phương pháp huỳnh quang thông thường không giải quyết được. Vật liệu có tính chất PSHB được chú ý nhất hiện nay bởi từ nó có khả năng ứng dụng để tạo ra những linh kiện, bộ nhớ quang học cao hơn nhiều so với vật liệu truyền thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình hole-burning phổ bền vững trong một số vật liệu thủy tinh oxit pha tạp Eu 1VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU NGUYỄN TRỌNG THÀNH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HOLE-BURNING PHỔ BỀN VỮNG TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU THỦY TINH OXIT PHA TẠP Eu Chuyên ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 62 44 01 27 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU HÀ NỘI – 2015 2Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâmKhoa học và Công nghệ Việt Nam.Người hướng dẫn khoa học:1. GS. TSKH. Vũ Xuân Quang, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam2. GS. TS. Nguyễn Quang Liêm, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamPhản biện 1:Phản biện 2:Luận án sẽ được bảo vệ tại : 3 MỞ ĐẦU Hole-burning phổ bền vững (Persistent Spectra Hole Burning - PSHB)là hiện tượng vật lý có đặc trưng nhớ tần số quang học. Vật liệu PSHB cóthể ứng dụng để chế tạo bộ nhớ quang học có dung lượng lớn, mật độ caotới 1011 - 1012 bit/cm2, trong khi dung lượng các bộ nhớ truyền thống nhưđĩa CD, DVD (cỡ 108 bit/cm2) bị hạn chế bởi kích thước nhiễu xạ của bướcsóng lade. Trước đây, hiệu ứng PSHB được quan sát ở một số vật liệu tinh thể ởnhiệt độ thấp khoảng 1  4 K [38]. Những năm gần đây, hiện tượng nàyđược ghi nhận khá rõ ở các thuỷ tinh silicate và borate pha tạp ion Eu3+,Sm3+.v.v, ở nhiệt độ phòng [8, 9, 14, 158]. Mặc dầu vậy, những hiểu biết vềcơ chế của hiện tượng này vẫn còn nhiều quan điểm khác nhau. Chính vìthế, nghiên cứu quá trình hole burning có ý nghĩa quan trọng đối với lĩnhvực khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng. Dựa trên tính thời sự của nội dung nghiên cứu, chúng tôi quyết định lựachọn đề tài của luận án là “Nghiên cứu quá trình hole-burning phổ bềnvững trong một số vật liệu thủy tinh oxit pha tạp Eu”.Mục tiêu của luận án: - Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu thuỷ tinh fluoroalumninoborate Na (Ca)pha tạp ion Eu3+ với tỉ lệ thành phần nền và tạp khác nhau. - Nghiên cứu cấu trúc và tính chất quang của vật liệu chế tạo được. - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của liên kết Eu-ligand, liên kết điện tử-phonon, độ đồng hóa trị và độ bất đối xứng trường tinh thể đến tính chấtquang ion Eu3+ - Nghiên cứu quá trình hình thành phổ hole burning của ion Eu3+, tìm hiểuvai trò và mối quan hệ của các tâm khuyết tật mạng đối với quá trình trên ởvật liệu đã chế tạo. Đây cũng là nội dung quan trọng của luận án.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 Ý nghĩa khoa học: Luận án là một đề tài nghiên cứu khoa học cơ bản,phương pháp phổ FLN và PSHB đều có khả năng cung cấp thông tin về cấutrúc tinh tế các mức năng lượng của các ion RE trong vật liệu mà phươngpháp huỳnh quang thông thường không giải quyết được. Ýnghĩa thực tiễn: Vật liệu có tính chất PSHB được chú ý nhất hiện naybởi từ nó có khả năng ứng dụng để tạo ra những linh kiện, bộ nhớ quanghọc cao hơn nhiều so với vật liệu truyền thống.Bố cục của luận án: Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, nội dungcủa luận án được trình bày trong 5 chương: Chương 1. Giới thiệu tổngquan về vật liệu thủy tinh và thủy tinh pha tạp đất hiếm. Phương pháp xácđịnh thông số cường độ các chuyển dời quang học của ion đất hiếm bằng lýthuyết Judd – Ofelt. Lý thuyết cơ sở của phương pháp phổ hole-burning vàphổ huỳnh quang vạch hẹp. Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu đượcsử dụng trong luận án. Chương 3. Kết quả chế tạo vật liệu, nghiên cứu cấutrúc và các tính chất quang học của vật liệu. Chương 4. Kết quả xác địnhgiá trị thông số cường độ Ω2,4,6 dựa trên lý thuyết Judd-Ofelt và phổ huỳnhquang của ion Eu3+. Chương 5. Các kết quả nghiên cứu mới về phổ huỳnhquang vạch hẹp, phổ hole-burning và quá trình hole-burning của ion Eu3+trong các nền thủy tinh 10Al2O3.90SiO2; Na2O.Al2O3.B2O3;16NaF.73B2O3.8Al2O3 và 16CaF2.73B2O3.8Al2O3.CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT1.1 Vật liệu thủy tinh pha tạp đất hiếm Thủy tinh oxit hỗn hợp thường gồm các thành phần hình thành mạng làcác oxit điển hình như B2O3, SiO2, GeO2, P2O5 v.v và các thành phần biếnđổi mạng là các kim loại kiềm và kiềm thổ. Cấu trúc mạng thủy tinh thườngtồn tại một số sai hỏng được gọi là khuyết tật mạng và chúng có thể trởthành tâm điện tử hay tâm lỗ trống, thí dụ tâm AlOHC, AE’ ở thủy tinh 5aluminosilicate và BOHC, BE’ ở thủy tinh borate. Khi ion đất hiếm trongmôi trường thủy tinh, trường ligand sẽ ảnh hưởng tới năng lượng của ionRE dẫn tới một số tính chất như mở rộng, dịch vị trí của vạch phổ v. v Phổ quang học của ion Eu3+ trong vật liệu thủy tinh gồm các dải nănglượng đặc trưng bởi các chuyển dời điện tử f – f (cấu hình điện tử 4f6). Cácdải hấp thụ thường nằm trong 3 vùng bước sóng: từ 200 đến 300 nm tươngứng với sự truyền điện tích giữa ion Eu3+-ligand; từ 300 đến 580 nm là dảihấp thụ do các chuyển dời điện tử từ các mức 7F0,1 đến các mức 5D0,1,2,3,4,5 L6, 5G1,2... và từ 1800 – 2500 nm là dải hấp thụ do các chuyển dời7 F0  7 F5,6 . Các dải phát xạ từ mức kích thích 5D0, 5D1 xuống các mức 7FJ(J = 0,1,2,...6) trong vùng từ 500 đến 850 nm.1.2 Thông số cường độ các chuyển dời quang học của ion đất hiếm Lý thuyết Judd-Ofel là lí thuyết bán thực nghiệm, được xây dựng để xácđịnh thông số cường độ các chuyển dời quang học của ion đất hiếm, Ω2,4,6 .Từ bộ giá trị thông số này, ta có thể đánh giá một cách định lượng về cườngđộ chuyển dời phát xạ hay hấp thụ của điện tử và các đặc trưng như độ bấtđối xứng, độ đồng hoá trị, độ bền chắc…của môi trường xung quanh RE.1.3 Hiện tượng hole burning Hiện tượng hole-burning là hệ quả của một quá trình được ...