(Luận Văn Thạc Sĩ) Vật Liệu Biến Hóa Hấp Thụ Sóng Điện Từ Dựa Trên Cấu Trúc Kim Loại - Tinh Thể

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

PHẠM THỊ THU HÀ

VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ DỰA TRÊN

CẤU TRÚC KIM LOẠI - TINH THỂ QUANG TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUANG HỌC

Thái Nguyên, năm 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

PHẠM THỊ THU HÀ

VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ DỰA TRÊN

CẤU TRÚC KIM LOẠI - TINH THỂ QUANG TỬ

Chuyên ngành: Quang học

Mã số: 8440110

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cán bộ hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Lê Ðắc Tuyên

2. TS. Nguyễn Thị Hiền

Thái Nguyên, năm 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của tôi, dưới sự

hướng dẫn của PGS. TS. Lê Đắc Tuyên và TS. Nguyễn Thị Hiền. Các số liệu, kết

quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình

khác.

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2020

HỌC VIÊN

Phạm Thị Thu Hà

ii

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS. TS.

Lê Đắc Tuyên và TS. Nguyễn Thị Hiền. Các thầy cô đã luôn tận tình hướng dẫn,

định hướng kịp thời và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn

này.

Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái nguyên,

Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Viện Khoa học Vật liệu và Trường Đại học Sư

phạm Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất, hỗ trợ kinh phí và các

thủ tục hành chính trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Tôi xin chân thành cảm ơn Trường THPT Lê Hồng Phong, tỉnh Quảng Ninh

- nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện cho tôi về thời gian và công việc tại cơ

quan trong suốt quá trình học và thực hiện luận văn.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, các cơ quan và cá nhân đã giúp đỡ, tạo

điều kiện tốt để tôi hoàn thành luận văn.

HỌC VIÊN

Phạm Thị Thu Hà

iii

MỤC LỤC

MỤC LỤC ........................................................................................................... III

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU ................................................ V

DANH SÁCH CÁC BẢNG................................................................................VI

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ...................................................... VII

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 4

1.1. Giới thiệu chung về vật liệu biến hóa ............................................................................ 4

1.1.1. Một số ứng dụng của vật liệu biến hóa ....................................................... 6

1.1.2. Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ........................................................ 9

1.1.3. Cơ chế hấp thụ ánh sáng của vật liệu biến hóa ......................................... 10

1.2. Vật liệu biến hóa đa đỉnh và hấp thụ dải rộng ............................................................ 12

1.3. Hấp thụ vùng ánh sáng nhìn thấy ................................................................................. 16

1.4. Tinh thể quang tử........................................................................................................... 17

1.4.1. Tinh thể quang tử ...................................................................................... 17

1.4.2. Vùng cấm quang ........................................................................................ 19

1.4.3. Tinh thể quang tử opal............................................................................... 22

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................ 24

2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu biến hóa......................................................................... 24

2.1.1. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm ................................................................. 24

2.1.2. Chế tạo hạt cầu silica ................................................................................. 25

2.1.3. Qui trình chế tạo tinh thể quang tử SiO2 opal ........................................... 27

2.1.4. Chế tạo cấu trúc đĩa vàng .......................................................................... 28

2.2. Các phép đo được sử dụng để khảo sát mẫu ............................................................... 29

2.2.1. Kính hiển vi điện tử quét ........................................................................... 29

2.2.2. Phổ phản xạ và phổ truyền qua ................................................................. 31

2.2.3. Phổ tán xạ Raman ...................................................................................... 32

iv

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 36

3.1. Kết quả chế tạo hạt cầu SiO2 ........................................................................................ 36

3.2. Kết quả chế tạo tinh thể quang tử SiO2 opal ............................................................... 38

3.3. Khảo sát tính chất quang của tinh thể quang tử SiO2 opal ........................................ 40

3.4. Kết quả chế tạo cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử....................................... 44

3.5. Kết quả đo phổ hấp thụ cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử......................... 46

3.6. Kết quả đo phổ Raman (tán xạ Raman tăng cường bề mặt – SERS) ....................... 48

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 51

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ.............................. 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 53