شماره ركورد
25690
شماره راهنما
PHY2 825
عنوان
ايجاد نانوذرات نقره در شيشههاي تبادل يون شده و بررسي برهمكنش نانوذرات نقره با نانوذرات يديدنقره
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فوتونيك
دانشكده
فيزيك
تاريخ دفاع
1404/11/05
صفحه شمار
79 ص.
استاد راهنما
راضيه طالبي
كليدواژه فارسي
تبادل يون، بازپخت، نانوذرات نقره، تشديد پلاسمون سطحي، يديدنقره، چگالي نوري، تابناكي نوري
چكيده فارسي
نانوذرات نقره به دليل وجود تشديد پلاسمون سطحي قوي در ناحيهي مرئي، گزينهي مناسبي براي به دام انداختن نور هستند. شيشههاي تبادل يون شدهي نقره-سديم به دليل ويژگيهاي اپتيكي منحصر به فردشان، بستر مناسبي براي توليد نانوذرات نقره و اصلاح ويژگيهاي نوري آنها هستند. بازپخت شيشهي تبادل يون شدهي نقره-سديم سبب تشكيل خوشههاي نقره و نانوذرات نقره در بستر شيشه و ايجاد تشديد پلاسمون سطحي در بازهي طولموجي 400 تا 450 نانومتر ميشود.
يديدنقره يك مادهي نيمرسانا است كه قلهي جذب اكسيتوني آن با توجه به ضخامت لايهي يديدنقره در بازهي طولموجي 420 تا 430 نانومتر است. طولموج قلهي اكسيتوني يديدنقره با طولموج تشديد پلاسمون سطحي نانوذرات نقره در شيشههاي تبادل يون شده، همپوشاني خوبي دارد. در يك سامانهي آميخته فلز-نيمرسانا، هنگامي كه قلهي اكسيتوني نيمرسانا و تشديد پلاسمون سطحي نانوذرات فلزي همپوشاني خوبي داشته باشند، ويژگيهاي نوري آن، اصلاح ميشود.
در اين پاياننامه، به منظور ايجاد يك سامانهي آميختهي يديدنقره-نقره، شيشههاي تبادل يون شدهي نقره-سديم با نسبت چهار درصد وزني نيترات نقره و 96 درصد وزني نيترات سديم، تحت يك فرايند حرارتي، ساخته شدند و در دماهاي 400، 420، 440، 460 و 480 درجهي سلسيوس بازپخت شدند. بررسي بيناب جذب و تابناكي نوري اين نمونه نشان داد كه با افزايش دماي بازپخت، قلهي تشديد پلاسمون سطحي به سمت طولموجهاي بلندتر جابهجا ميشود كه نشان دهندهي تشكيل خوشهها و نانوذرات نقرهي بزرگتر در شيشههاي تبادل يون شده است. با قرار دادن يك لايهي هشت نانومتري يديدنقره بر نمونههاي بازپخت شده، قلهي تشديد پلاسمون سطحي اين نمونهها به سمت طول موجهاي بلندتر جابهجا شد. همچنين، لايهي هشت نانومتري يديدنقره سبب تغيير اندك گاف انرژي در نمونهها شد. انرژي اورباخ كه معياري از بينظمي ساختاري يك ساختار شبه آمورف است، براي تمام نمونهها اندازهگيري شد. با افزايش دماي بازپخت، انرژي اورباخ افزايش مييابد كه نشاندهندهي كاهش بينظمي و افزايش نانوذرات بلوري نقره در شيشه است. با ايجاد لايهي هشت نانومتري يديدنقره بر نمونهها، تغيير قابل ملاحظهاي در انرژي اورباخ ايجاد نشد.
شيشههاي تبادل يون شده به دليل وجود يونها و نانوخوشههاي نقره، تابناكي نوري بالايي دارند. اما، شدت تابناكي در نمونهي بازپخت شده در 480 درجهي سلسيوس، به دليل وجود نانوذرات بزرگ نقره، كاهش شديد دارد. لايهي هشت نانومتري يديدنقره سبب تغيير شدت تابناكي و جابهجايي قلهي تابناكي ميشود كه وابستگي شديد به طولموج باريكهي نور برانگيخته كننده دارد.
تاريخ نمايه سازي
1405/02/02
نام نمايه ساز
محبوبه ربيعي
كليدواژه لاتين
Ion exchange, annealing, silver nanoparticles, surface plasmon resonance, silver iodide, optical density, photoluminescence.
عنوان لاتين
Creation of silver nanoparticles in ion-exchanged glass and investigating the interaction of silver nanoparticles and the iodide nanoparticles
گروه آموزشي
فيزيك
چكيده لاتين
Silver nanoparticles are suitable candidates for light trapping due to the presence of strong surface plasmon resonance in the visible region. Ag+/Na+ ion-exchanged glasses provide an appropriate substrate for the formation of silver nanoparticles and the modification of their optical characteristics due to their unique optical properties. Annealing of Ag+/Na+ ion-exchanged glass results in the formation of silver clusters and nanoparticles within the glass matrix, which induces surface plasmon resonance in the wavelength range of 400 to 450 nm.
Silver iodide is a semiconductor material whose excitonic absorption peak lies in the wavelength range of 420 to 430 nm, depending on the thickness of the silver iodide layer. The excitonic wavelength of silver iodide shows good overlap with the surface plasmon resonance wavelength of silver nanoparticles in ion-exchanged glasses. In a hybrid metal–semiconductor system, when the excitonic peak of the semiconductor and the surface plasmon resonance of the metallic nanoparticles overlap well, the optical properties of the system are modified.
In this dissertation, a hybrid silver iodide–silver system was created by fabricating Ag+/Na+ ion-exchanged glasses using a thermal process with a composition of 4 wt% silver nitrate and 96 wt% sodium nitrates. The glasses were then annealed at temperatures of 400, 420, 440, 460, and 480 °C. Analysis of the optical absorption and transmittance spectra of these samples showed that with increasing annealing temperature, the surface plasmon resonance peak shifts toward longer wavelengths, indicating the formation of larger silver clusters and nanoparticles in the ion-exchanged glasses. By depositing an 8 nm-thick silver iodide layer onto the annealed samples, the surface plasmon resonance peak of these samples shifted further toward longer wavelengths. Additionally, the 8 nm-thick silver iodide film induced a slight change in the energy band gap of the samples. The Urbach energy, which is a measure of structural disorder in a quasi-amorphous structure, was measured for all samples. With increasing annealing temperature, the Urbach energy increased, indicating a reduction in disorder and an increase in crystalline silver nanoparticles within the glass. The deposition of an 8 nm-thick silver iodide layer on the samples did not lead to a significant change in the Urbach energy.
Ion-exchanged glasses exhibit high photoluminescence due to the presence of silver ions and silver nanoclusters. However, the photoluminescence of the sample annealed at 480 °C shows a strong reduction owing to the presence of large silver nanoparticles. The 8 nm-thick silver iodide layer leads to changes in the photoluminescence intensity and a shift in the photoluminescence peak, which strongly depend on the wavelength of the excitation light beam.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
157197
نويسنده