سنتز و مطالعه برخی از ویژگی های نوری شیشه سرامیک های شفاف بوروفسفاتی آلاییده به عناصر لانتانیدی و دربرگیرنده نانوبلورهای نیمرسانای zno

شیشه ها به شکل های مختلفی در سیستم های اپتیکی و اپتو الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. از کاربردهای مهم شیشه ها استفاده از آن ها در سلول های خورشیدی و سنسور ها و میزبان لیزرهای حالت جامد می باشد. در دو دهه ی اخیر بررسی ها و تحقیقات گسترده ای بر روی میزبان های شیشه ی آلاییده به یون های خاکی کمیاب و ویژگی-های فلورسانسی آن ها انجام شده است. این تحقیقات برای دست یابی به میزبان های مناسب و بازه ی طول موجی گسترده هنوز ادامه دارد. امروزه تحقیق بر روی مواد آلاییده به یون های خاکی کمیاب برای استفاده در مخابرات فیبر نوری، لیزرهای حالت جامد، تقویت کننده های فیبر نوری، نمایشگرهای سه بعدی، برچسب های بیولوژیکی و سنسورها و سلول های خورشیدی بسیار مورد توجه می باشد. برای پیدا کردن موادی با کاربرد های بهتر و خواص نوری مطلوب، و افزایش سطح مقطع یون های خاکی کمیاب نیز تلاش های زیادی صورت گرفته است. همچنین توجه زیادی برای جستجوی میزبان های شیشه ای آلاییده به یون های خاکی کمیاب با ویژگی تبدیل فرکانس وجود دارد. در بین میزبان های شیشه ای مختلف، شیشه های بورو فسفات بعلت دمای انتقال پایین و ضریب انتقال حرارتی بالا مورد توجه واقع شده اند. همچنین این شیشه ها غلظت زیادی از یون های خاکی کمیاب با همگنی بالا را پذیرا هستند. از دیگر ویژگی شیشه های بوروفسفات سطح ویژه بالا می باشد[1-3]. اکسید روی به دلیل ویژگی های نوری، الکترونیکی، الکتریکی و ساختاری، در حوزه مهندسی قطعات اپتوالکترونیک کاربردهای فراوان دارد. شفافیت نوری وسیع و رسانندگی الکتریکی مناسب، موجب کاربرد فراوان آن در الکترود های شفاف سلول های خورشیدی، دیود های نور گسیل و لایه های محافظ هواپیما شده است. اکسید روی یک نیمه رسانای نوع n با گاف انرژی پهن (ev3/.3) و ساختار هگزاگونال ورتسایت است. در شیشه سرامیک های حاوی نانوبلور نیمرسانا مانند اکسید روی، انتقال انرژی از نانوذرات به عناصر لانتانیدی موجب تقویت فوتولومینسانس می شود[4]. با رشد نانوذرات مناسب در محیط میزبان، انقلابی بزرگ در ساخت محیط فعال لیزرهای جدید، سلول های خورشیدی (solar cells) وسنسورها (sensors) فراهم شده است. درشیشه- سرامیک های لیزری که در برگیرنده نانوبلور های با اندازه های nm 50-5 می باشند[5]، از میان یون های خاکی کمیاب nd3+ به طور گسترده ای در زمینه های میزبان مختلف مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج اخیر طیف سنجی نشان می دهد که شیشه های آلاییده به nd3+ میزبان های خوبی برای لیزر های تبدیل فرکانس به بالا می باشد. از طرف دیگر شیشه-سرامیک های بوروفسفاتی در مقایسه با نمونه های شیشه ای آن، دوام شیمیایی عالی و استحکام مکانیکی بالایی دارند و برای استفاده های کاربردی بسیار مناسب هستند. در میزبان های شیشه-سرامیکی، یون های لانتانید بعد از عملیات حرارتی می توانند به طور انتخابی در فاز بلور اکسید روی داخل شوند و مواد شفاف باقی بمانند]3-4[. آنچه در این پایان نامه، مورد بررسی و سنتز قرار گرفته است، ساخت نانو شیشه-سرامیک های بوروفسفاتی آلاییده به یون های nd3+ و در برگیرنده نانوبلورهای znoمی باشد.و نتایج حاصل از بررسی ویژگی های طیفی آن ها گزارش شده است. فصل اول این پایان نامه به بررسی وضعیت پژوهش و فعالیت های انجام شده پیش از این در شیشه سرامیک ها و فعالیت های انجام شده روی شیشه سرامیک های آلاییده با عناصر لانتانیدی و پدیده های نوری اشاره دارد. بعضی از مفاهیم کلی همچون یون های خاکی کمیاب، تبدیل فوتون، شیشه، شیشه-سرامیک و روش های شناسایی شرح داده شده است. عمده این مطالب در راستای کارهای تجربی پایان نامه می باشد. در فصل دوم، روش ساخت و شناسایی شیشه و شیشه-سرامیک ها آورده شده است. در فرآیند ساخت شیشه از ترکیبات بسیاری استفاده شده بود که در این فصل چند نمونه از آن ها آورده شده است و کیفیت این شیشه ها نیز ذکر شده است که در مجموع دو نمونه برای ساخت شیشه-سرامیک و بررسی ویژگی فوتولومینسانسی آن ها انتخاب شده است. در فصل سوم آنالیز حرارتی، شرایط عملیات بازپخت و نتایج بررسی های الگوهای پراش پرتوی ایکس آورده شده است، و همچنین مطالعه ریز ساختاری نمونه ها همراه با تحلیل و سپس ویژگی های تبدیل فرکانس نمونه ها همراه با تحلیل طیف ها توضیح داده شده است.