عنوان

بررسی ساخت و ارزیابی ویژگی های نوری فیلم شیشه و شیشه سرامیک نانوساختار آرسنیک سولفید آلاییده شده با یون های اربیوم و گالیوم با استفاده از پوشش دهی چرخشی

Number

پ۲۸۶۵۰

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی ساخت و ارزیابی ویژگی های نوری فیلم شیشه و شیشه سرامیک نانوساختار آرسنیک سولفید آلاییده شده با یون های اربیوم و گالیوم با استفاده از پوشش دهی چرخشی

First Statement of Responsibility

روشنک اسدی تبریزی

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۲

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۴۶ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسي مکانیک مهندسی مواد

Date of degree

۱۴۰۲/۰۲/۰۹

Text of Note

در پژوهش حاضر ویژگی های نوری فیلم شیشه و شیشه سرامیک آرسنیک سولفید (As2S3) آلاییده شده با یون های اربیوم و گالیوم تهیه شده از روش پوشش دهی چرخشی مورد بررسی قرارگرفته اند.برای تولید شیشه‌های کالکوژنایدی آرسنیک سولفید آلاییده به اربیوم و گالیوم، مخلوط مواد اولیه پس از توزین در لوله های شیشه ای سیلیس خالص کپسوله شده و در دمای ℃ 850 به مدت 15 ساعت ذوب شده و با سرمایش در هوا تهیه شد. از بین چهار غلظت gr/ml 14/0، 20/0، 26/0، 32/0 ،غلظتgr/ml 20/0 به عنوان غلظت بهینه انتخاب شد. پودر شیشه در حلال پروپیل آمین و اتیلن دی آمین حل شد. محلول های ساخته شده با روش پوشش دهی چرخشی در 1 تا 4 لایه بر روی لام شیشه ای سودالایم (rpm 2000 به مدت s90) لایه نشانی شدند. به منظور حذف حلال فیلم های شیشه ای بلافاصله در دمای ℃ ۶۰ به مدت ۶۰ دقیقه و سپس در دماهای ℃ 200-90 به مدت ۶۰ دقیقه در اتمسفر نیتروژن، عملیات حرارتی شدند. نمونه‌های شیشه سرامیک، بر اساس الگوهای حرارتی DCS پس از جوانه زنی در دمای ℃ 206 به مدت 4 ساعت، در دماهای ℃ 300، 350، 400 و 450 به مدت 6 ساعت عملیات حرارتی شدند. حلال پروپیل آمین به دلیل عبور و ضریب شکست بالاتر (16/2) و ایجاد تخلخل کمتر حین خروج به عنوان حلال بهینه برای تهیه لایه ها انتخاب شد. 1 تا 4 درصد وزنی Er2S3 به شیشه پایه Ga1As39S60 اضافه شد و خواص نوری و ساختاری لایه های نازک بررسی شد. با افزایش درصد Er2S3 ، ضریب شکست (25/2-19/2)، انرژی اورباخ ( eV131/0-111/0) چگالی ( gr/cm338/3-28/3) و نشر فوتولومینسانس افزایش و عبور، گاف انرژی ( eV25/2-05/2)، انرژی تراز فرمی ( eV757/1-752/1) و عدد همسایگی آرسنیک (8/2-6/2) کاهش یافتند.در نهایت بر اساس مقدار شدت نشر فوتولومینسانس لایه نازک، ترکیب آلاییده با 4 درصد وزنی Er2S3 به عنوان ترکیب بهینه آلایش در شیشه معرفی شد.با افزایش دمای عملیات حرارتی ثانویه از 90 تا ℃ 200 برای خروج حلال از شبکه شیشه، انرژی اورباخ ( eV166/0-110/0) و میزان حلال باقیمانده در فیلم کاهش یافتند و چگالی (gr/cm3 55/3-92/2)، عبور، ضریب شکست (28/2-05/2)، عدد همسایگی آرسنیک (7/2-3/2)، انرژی تراز فرمی (eV 758/1-731/1)، گاف انرژی (eV 41/2-18/2) و نشر فوتولومینسانس افزایش یافتند. در نهایت دمای ℃ 200 به عنوان دمای بهینه عملیات حرارتی حذف حلال از لایه نازک تعیین شد.تعداد لایه های اعمالی 1 الی 4 بود. با افزایش تعداد لایه ها ضخامت ( µm74/1-45/0) و نرمی سطح افزایش یافت. لایه هایی با میزان حلال باقیمانده اندک تهیه شد

Text of Note

Chalcogenide glass and glass ceramics doped with rare earth ions are widely studied according to their unique properties such as their low phonon energy. Erbium is routinely used as a dopant for providing photoluminescence in chalcogenide glasses. It has been proved that adding Gallium to the host glass can improve poor solubility of rare earth ions. Among all methods of producing thin films, spin coating is a reproduceable and low cost method which can produce layers with homogenous optical, physical and chemical properties. In this thesis optical and structural properties of spin coated arsenic sulfide glass and glass ceramic thin films doped with Er and Ga is studied. In order to produce initial glasses, raw materials were weighted and melted in fused silica ampules at 850 ℃ for 15 h and then quenched in air. Among 1.14-0.32 gr/ml solution concentrations, 0.20 gr/ml was selected according to better surface properties of deposited thin films. Propylamine and Ethylendiamine solvents were used to prepare solutions of powdered glass. Solutions were used to deposit thin films with 1-4 layers with a velocity of 2000 rpm for 90 s. Deposited thin films were immediately heat treated at 60 ℃ for 60 min and then at 90-200 ℃ for 60 min in nitrogen atmosphere to remove the solvent. Glass ceramic layers were heat treated according to DSC curves in two steps of nucleation (206 ℃ for 4h) and growth (300-350-400-450 ℃ for 6h). Propylamine was selected as the optimal solvent ccording to higher refractive index (2.16) and lower porosity of deposited layers. Layers of 1-4 wt.% Er2S3 doped Ga1As39S60 chalcogenide glass was studied. Roughness was decreased with increasing the number of layers (0.78-3.60 nm). With increasing the amount of Er2S3 in thin films, refractive index (2.19-2.25), Urbach energy (0.111-0.131 eV) and PL emission were increased and transmission, band gap energy (2.05-2.25 eV), fermi level energy (1.752-1.757 eV) and arsenic coordination number (2.6-2.8) were decreased. 4 wt.% was selected as the optimal Er2S3 percent. With increasing solvent removal heat treatment temperature from 90-200 ℃, Urbach energy (0.110-0.166 eV) and amount of remained solvent in the film decreased while density (2.92-3.55 gr/cm3), transmission, refractive index (2.05-2.28), arsenic coordination number (2.3-2.7), fermi level energy (1.731-1.758 eV), band gap energy (2.18-2.41 eV) and photoluminescence emission increased. 200 ℃ was selected as optimal solvent removal temperature. PL emission was significantly increased in glass ceramics by means of introducing 29 nm sized nanocrystals into the glassy matrix.

Variant Title

Investigation of manufacturing and characterization of optical properties of nano-structured Ga3+/Er3+ co-doped As2S3 glass and glass-ceramic films using spin coating method

Entry Element

‏اسدی تبریزی،

Part of Name Other than Entry Element

‏‏روشنک

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏رضوانی،

Entry Element

‏رسولی،

Part of Name Other than Entry Element

‏محمد رضوانی

Part of Name Other than Entry Element

‏علی

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز