27425

بررسي تبلور و خواص نوري در شيشه هاي حاوي BaF2

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - سراميك

1398

1401/04/04

بيژن افتخاري يكتا - سيد محمد ميركاظمي

مهندسي مواد و متالورژي

شيشه‌سراميك‌هاي اكسي‌فلوريدي شيشه‌سراميك‌هايي هستند حاوي زمينه شيشه‌اي اكسيدي كه نانوبلورهاي فلوريدي درون آن پراكنده شده‌اند. در اين پژوهش در ابتدا سيستم اكسي‌فلوريدي سه‌تايي BaF2-Al2O3-B2O3 با نسبت مولي 2:1:1 مورد بررسي قرار گرفت، كه قابليت شيشه‌اي شدن مطلوبي نداشت، در ادامه به منظور افزايش گرانروي مذاب و قابليت شيشه‌اي شدن و بهبود خواص مكانيكي و شيميايي به مقدار 10 و 15 قسمت مولي تركيب شيشه‌ساز SiO2 به سيستم اضافه شد كه اين امكان را داد تا بتوان شيشه‌هاي اكسي‌فلوريدي با ضخامت‌هاي در حدود cm 1 را تهيه نمود. از آمورف بودن نمونه‌هاي تهيه شده با استفاده از آناليز پراش اشعه ايكس اطمينان حاصل شد. براي بررسي انرژي نوار ممنوعه و انرژي دنباله اورباخ از آناليز UV-Vis-IR استفاده شد كه نتايج نشان داد افزودن 15 قسمت مولي SiO2 باعث كاهش انرژي نوار ممنوعه شيشه پايه از eV 4 به eV 1/3 و انرژي اورباخ از meV 88/0 به meV 54/0 مي‌شود. بررسي‌هاي ساختاري نشان داد كه با معرفي كردن SiO2 به شبكه احتمالا برخي از گروه‌هاي BO3 به BO4 تبديل مي‌شوند و همچنين احتمالا پيوندهاي Si-O حاوي يك اكسيژن غيرپل‌زن به وجود مي‌آيند. با استفاده از آناليز DTA و با سرعت گرمايش K/min 10 دماي انتقال به شيشه و دماي تبلور شيشه‌ها بررسي شد كه نتايج نشان داد با افزودن SiO2 دماي انتقال به شيشه و تبلور شيشه‌ها افزايش مي‌يابد. با استفاده از نتايج بدست آمده از آناليز DTA شيشه‌ها تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند كه در همه نمونه‌ها فاز بلوري BaAlBO3F2 متبلور شد، ولي در شيشه‌هاي حاوي SiO2 بدليل جدايش فازي قبل از تبلور، نمونه‌ها شفافيت خود را از دست دادند. در ادامه به منظور جوانه‌زني بهتر و مشاهده پديده تبديل رو به بالا، آلاينده خاكي كمياب Er2O3¬ به مقدار 1 قسمت مولي به تركيب شيشه‌ها اضافه شد. برخلاف گزارش ساير محققان براي سيستم‌هاي اكسي‌فلوريدي آلومينوسيليكاتي، مشاهده شد كه در اين سيستم اكسي‌فلوريدي دماي تبلور براي شيشه پايه و شيشه‌هاي حاوي 10 و 15 قسمت مولي SiO2 به ترتيب 23، 16 و ˚C20 افزايش يافته‌است. همچنين افزودن اين آلاينده در شيشه‌هاي حاوي SiO2 باعث تبلور فازهاي ديگري در كنار فاز BaAlBO3F2 (BaAl2O4 در نمونه حاوي 10 قسمت مولي SiO2 و Ba4Er3F17 در نمونه حاوي 15 قسمت مولي) شد. همچنين در شيشه‌هاي تهيه شده هيچگونه تبديل رو به بالايي تحت تهييج با ليزر ديودي nm 980 با توان mW 150 مشاهده نشد ولي بعد از تبلور نمونه‌ها شروع به نمايش تبديل رو بالا با نشرهايي با طول موج 600، 540 و nm 525 كردند كه براي شيشه‌سراميك‌هاي تهيه شده از نمونه حاوي 10 قسمت مولي SiO2 اين نشرها اندازه‌گيري شدند.

1401/08/07

Study of crystallization and optical properties of the BaF2 containing glasses

6/25/2023 12:00:00 AM

Oxyfluoride glass ceramic are glass ceramics containing of nano sized fluoride crystals embedded in a glassy oxide matrix. This thesis reports the crystallization behavior and optical properties of BaF2-Al2O3-B2O3 oxyfluoride system at the presense of SiO2 and Er2O3 compositions. In order to prepare glasses, after choosing composition, high purity powders were mixed and melted in 1130-1250˚C for 20 minutes and the melt rapidly pressed between two stainless steel plates. Then glassy nature of the prepared glasses were studied by XRD analysis. Optical bandgap was calculated by drawing Tauc plots from UV-Vis spectra. Molecular structure was studied by RAMAN and FTIR analysis. Then DTA analysis was used to determine glass transition temperature Tg and crystallization temperature Tc. According to DTA curves, glasses were heat treated and glass ceramic were prepared. Then GCs were studied by XRD, Photoluminescence and FESEM analysis. In addition, upconversion spectras of the Er doped GCs were detected under 980 nm, 150 mW diode laser.

شيشه و شيشه سراميك , فوتولومينسنس , اكسيد خاكي نادر

Glass and Glass Ceramic , Photoluminescence , Rare earth oxide

Mohammad Taha Jadidi Razlighi

Bijan Eftekhari Yekta - Seyed Mohammad Mirkazemi