شیشههای بوروسیلیکاتی حاصل اضافه شدن درصد کمی از عوامل قلیایی همراه با اکسید بور به سیلیس است .این تغییرات ترکیب منجر به ایجاد کاربردهای وسیعی از این نوع شیشهها در بیولوژی، الکترونیک و صنایع دارویی شده است .شیشه BK۷نوعی از شیشههای بوروسیلیکاتی crown با ویژگی اپتیکی است .شیشههای BK۷ یکی از شیشههای مورد استفاده برای تجهیزات نوری کیفیت بالا در محدوده مرئی و نزدیک IR است که معمولا در لنزهای دقیق، پنجرههای اپتیکی و ساخت موجبرها مورد استفاده قرار میگیرند .هدف از این تحقیق بررسی اثر آلایندههای Nd۲O۳ و CeO۲ در رفتار حرارتی، ساختار و ویژگیهای نوری شیشههای بوروسیلیکاتی BK۷ از جمله محاسبه انرژی تراز فرمی، انرژی باند ممنوعه مستقیم و غیرمستقیم و انرژی اوربچ است .براساس تحقیقات قبلی انجامشده، ترکیب شیشه پایه انتخاب شد .مواد اولیه انتخابی در محدوده دمایی۱۳۰۰ - c۱۳۵۰به مدت دو ساعت ذوب شده سپس درقالب فولادی پیشگرم در دمای حدود c۵۵۰ ریختهگری و به مدت ۳۰ دقیقه در همان دما آنیل شد .به منظور اطمینان از عدم تبلور در هر مرحله از ساخت شیشه الگوی پراش XRD گرفته شد .تعیین دماهای انتقال شیشهای شدن نیز با استفاده از دستگاه آنالیز حرارتی DTA صورت گرفت .بررسی ساختار به کمک آنالیز FTIR و رامان و همچنین محاسبات اپتیکی با استفاده از طیفهای عبوری در محدوده مرئی برای شیشههای حاوی آلایندهها مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند Nd۲O۳ .و CeO۲ در مقادیر مختلف دو نقش شبکهساز و دگرگونساز را ایفا کردند .با افزودن Nd۲O۳ انرژی تراز فرمی از ev۵۳/۵ تا ev۷۱/۶ افزایش پیدا کرد CeO۲ .باعث جابجایی لبهجذب به سمت طولموجهای بلندتر) از حدود nm۳۰۰ تا nm۳۵۰) شده و انرژی تراز فرمی نیز از ev۵۳/۵ تا ev ۰۷/۵ کاهش یافت .با استفاده همزمان از هر دو آلاینده، انرژی تراز فرمی، انرژی باند ممنوعه مستقیم و غیرمستقیم بهترتیب بهev۸۷/۴ ، ev۰۳/۳ و ev ۸۹/۱ کاهش یافت
متن يادداشت
Borosilicate glasses are resulted by adding alkaline components and boron oxide to silica. These changes in composition lead to wide range of applications in biology, electronics and pharmaceutical industries. BK7 glass is a crown borosilicate glass with optical properties. BK7 glass is available in high quality optical devices in visible and near infrared ranges which are used in precision lenses, optical windows and waveguide construction. The purpose of this study is to evaluate the effect of Nd2O3 and CeO2 dopants on thermal behavior, structure and optical properties of BK7 borosilicate glasses including the calculation of Fermi energy, direct and indirect forbidden band gap and urbach energy. Based on the previous research, the composition of base glass was selected. The raw materials were melted in 1300-1350 C for 2h, then casting was performed in preheated steel molds at about 550C and in the same temperature annealing happened for 30 min. In order to ensure that no crystallization has happened, X-ray diffraction patterns were prepared in each step. The glass transition temperature was determined using DTA thermal analysis. FT-IR and raman spectroscopy were used for structure investigation. Also optical calculations were evaluated by using transmittance spectrum in visible range for glasses including dopants. Nd2O3 and CeO2 in different amounts played the role of glass former and glass modifier. By adding Nd2O3, fermi energy increased from 5.53ev to 6.71ev. CeO2 caused the shift of absorption edge toward longer wavelength (from about 300 nm to 350 nm) and fermi energy decreased from 5.53 ev to 5.07 ev. By co-doping of Nd2O3 and CeO2, fermi energy, direct and indirect forbidden band gap decreased to 4.87, 3.03 and 1.89 ev respectively
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )