Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu ZnO, ZnO pha tạp các bon

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TƢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO, ZnO PHA TẠP CÁC BON LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TƢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO, ZnO PHA TẠP CÁC BON Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử Mã số: 62440127 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. PHẠM THÀNH HUY 2. TS. ĐỖ VÂN NAM Hà Nội – 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng các kết quả khoa học đƣợc trình bày trong luận án này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh và chƣa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt đƣợc là chính xác và trung thực. Hà Nội, ngày ...... tháng ..... năm 2016 Ngƣời cam đoan Nguyễn Tư ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến hai thầy PGS.TS. Phạm Thành Huy và TS. Đỗ Vân Nam đã trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng khoa học trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Cảm ơn hai thầy đã dành nhiều thời gian và tâm huyết, hỗ trợ về mọi mặt để tác giả hoàn thành luận án. Tác giả tr n trọng cảm ơn TS. Nguy n Duy H ng, TS. Nguy n Thị Khôi, GS. Nguy n Văn Hiếu đã giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Tiên tiến Khoa học và Công Nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Quy Nhơn, Ban Chủ nhiệm khoa Vật lý đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả đƣợc tập trung nghiên cứu tại Hà Nội trong suốt thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn sự quan t m, giúp đỡ và động viên của các đồng nghiệp, nhóm NCS – Viện Tiên tiến Khoa học và Công Nghệ. Tác giả xin cảm ơn s u sắc đến quỹ học bổng 911, quỹ học bổng Vallet, Công ty Cổ phần bóng đèn phích nƣớc Rạng Đông đã giúp đỡ về mặt tài chính, giúp tôi có thể an t m và có điều kiện tốt để nghiên cứu. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ l ng biết ơn đến các Bậc sinh thành và ngƣời vợ yêu quý cùng các con thân yêu đã luôn ở bên tôi những lúc khó khăn, mệt mỏi nhất, đã động viên, hỗ trợ về tài chính và tinh thần, giúp tôi có thể đứng vững trong quá trình nghiên cứu, hoàn thiện bản luận án này. Tác giả luận án Nguyễn Tư iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC ......................................................................................................i .....................................................................................................ii ....................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT..............................................................................vii MỞ ĐẦU .....................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu...............................................................................................3 3. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................................4 4. Các đóng góp mới của luận án................................................................................4 5. Bố cục luận án .......................................................................................................5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO VÀ ZnO PHA TẠP........................................................................................7 1.1. Giới thiệu ..............................................................................................................7 1.2. Cơ chế hấp thụ ánh sáng và phát xạ ánh sáng của vật liệu .......................................8 1.2.1. Cơ chế hấp thụ ánh sáng........................................................................................8 1.2.2. Cơ chế chuyển dời .................................................................................................8 1.3. Cấu trúc và tính chất quang của vật liệu ZnO..........................................................9 1.3.1. Cấu trúc của vật liệu ZnO .....................................................................................9 1.3.2. Tính chất quang của vật liệu ZnO ......................................................................10 1.4. Tính chất quang của vật liệu ZnO pha tạp.............................................................14 1.5. Các tính chất của vật liệu ZnO pha tạp C..............................................................16 1.5.1. Tính chất từ của vật liệu ZnO pha tạp C .................................................................16 1.5.2. Tính dẫn loại p của vật liệu ZnO pha tạp C............................................................17 1.5.3. Tính chất quang của vật liệu ZnO pha tạp C...........................................................18 1.6.Tình hình nghiên cứu trong nƣớc về vật liệu ZnO..................................................20 CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP PHÂN TÍCH TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU ........................................................................22 ... - tailieumienphi.vn