بررسی اثر مقادیر مختلف افزودنی ErCl۳ دوپ شده در شیشه ی BK۷ با استفاده از مطالعات ساختاری و اسپکتروسکوپی

در مقالهی حاضر، اثر مقادیر مختلف افزودنی ErCl۳ دوپ شده در شیشه ی BK۷ مورد مطالعه قرار گرفته است. شیشه های BK۷ دارای ترکیب شیمیایی Wt% (فرمول در متن اصلی مقاله) در حضور مقادیر مختلف افزودنی ErCl۳ توسط روش معمول ذوب و ریخته گری آماده شدند. بررسی های ساختاری شیشه ها با استفاده از الگوی پراش XRD و اسپکتروسکوپی FT-IR انجام شد. به منظور محاسبه ی ضریب جذب، طیف های عبوری شیشه ها در محدوده ی ۲۰۰-۱۱۰nm در دمای اتاق اندازه گیری شدند. ویژگی های اپتیکی از جمله باندهای ممنوعه ی مستقیم و غیر مستقیم انرژی تراز فرمی و انرژی اوربچ به ترتیب با استفاده از قسمت خطی نمودار تائوک، تابع توزیع فرمی- دیراک و ناحیه ی نمایی نمودار ضریب جذب محاسبه شدند. همچنین برخی از مشخصات فیزیکی (دانسیته اندازه گیری شده به روش ارشمیدس) ، حرارتی (دمای Tg با استفاده از DTA) و مکانیکی (میکروسختی) شیشه های مورد مطالعه، اندازه گیری شدند. مشخص شد تنوع در پارامترهای اپتیکی اشاره شده، مربوط به تغییر در ویژگی های ساختاری و فیزیکی از جمله دانسیته یا حجم مولی است. با توجه به نتایج FT-IR افزایش غلظت یون های اربیم در ابتدا باعث کاهش غلظت اکسیژن های غیرپلزن در شبکه ی شیشه شده است. در نتیجه اتصال ها در شبکه های بوراتی و سیلیکاتی افزایش یافته که به صورت افزایش دانسیته از g/cm۳ و ۲/۵۲ به ۲/۵۵ قابل مشاهده است. در حالی که با افزایش بیشتر ErCl۳ غلظت اکسیژن های غیرپل زن افزایش یافته که کاهش در اتصال ها و دانسیته را نتیجه داده است. از طرف دیگر افزایش یون های Er۳+ با افزایش غلظت ErCl۳ در ابتدا باعث کاهش باند های ممنوعه مستقیم و غیرمستقیم شده و سپس پارامترهای مذکور افزایش یافته است. تغییرات مذکور می تواند اشاره به دو نقش متفاوت شبکه ساز و دگرگون ساز یون های Ee۳+ در شبکه ی داشته باشد که وابسته به درصد ErCl۳ دوپ شده در شیشه است.

Keywords:

ممنوعه مستقیم و غیر مستقیم , DTA , FT-IR میکرو سختی , انرژی تراز فرمی و انرژی اوربچ