Nghiên cứu hiện tượng plasmonic của hạt nano sắt từ trong màng mỏng CoAg và CoAl2O3

• Trường học: Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu (ITIMS) - Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý vật liệu, Khoa học vật liệu
• Đề tài: Hiện tượng plasmonic của hạt nano sắt từ trong màng mỏng CoAg và CoAl2O3
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG PLASMONIC
• 1.1. Khái niệm về plasmon
• 1.2. Phân loại plasmon
• 1.3. Điều khiển độ truyền qua của tinh thể plasmon từ bằng từ trường ngoài
• 1.4. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt
• 1.5. Hiện tượng ni in ni
• 1.6. Tương tác gn n-plasmon
• 1.7. Sơ ược về tình hình nghiên cứu về spin-plasmonic ở trong nước
• 1.8. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Chế tạo màng mỏng có cấu trúc dạng hạt nano bằng phương pháp phún xạ cao tần
• 2.1.1. Nguyên tắc chung của phương pháp phún xạ cao tần
• 2.1.2. Cách bố trí bia khi chế tạo mẫu màng mỏng dạng hạt
• 2.1.3. Xử lý màng mỏng sau khi chế tạo
• 2.2. Chế tạo màng mỏng có cấu trúc dạng hạt nano bằng phương pháp bốc bay nổ trong chân không
• 2.2.1. Nguyên lý của bốc bay nổ
• 2.2.2. Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp bốc bay nổ
• 2.2.3. Các phương pháp khảo sát màng mỏng
• 2.2.3.1. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X
• 2.2.3.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.2.3.3. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.2.3.4. Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)
• 2.2.3.5. Khảo sát tính chất từ sử dụng từ kế mẫu rung (VSM)
• 2.3. Thiết lập hệ đo quang-từ để khảo sát hiện tượng plasmonic
• 2.3.1. Sơ đồ khối của hệ đo quang-từ
• 2.3.2. Thông số kỹ thuật của thiết bị sử dụng trong hệ đo quang-từ
• 2.3.3. Thiết lập hệ đo quang-từ với nguồn ánh sáng hồng ngoại
• 2.3.4. Thiết lập hệ đo quang-từ với ánh sáng đơn sắc khác nhau
• 2.3.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG HÌNH THÁI CẤU TRÚC DẠNG HẠT CỦA CÁC MÀNG MỎNG Co-Al2O3 VÀ Co-Ag
• 3.1. Một số đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của hệ Co-Al2O3
• 3.1.1. Tỉ lệ thành phần Co trong màng mỏng Co-Al2O3
• 3.1.2. Hình thái cấu trúc bề mặt thông qua ảnh SEM
• 3.1.3. Hình thái cấu trúc thông qua ảnh AFM
• 3.1.4. Hình thái vi cấu trúc thông qua giản đồ XRD
• 3.1.5. Tính chất từ của hệ màng mỏng Co-Al2O3
• 3.2. Một số đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của hệ Co-Ag
• 3.2.1. Tỉ lệ thành phần Co trên màng mỏng Co-Ag
• 3.2.2. Hình thái cấu trúc bề mặt thông qua ảnh SEM
• 3.2.3. Hình thái màng mỏng dạng hạt thông qua ảnh TEM
• 3.2.4. Khảo sát cấu trúc màng mỏng thông qua phổ nhiễu xạ điện tử (ED)
• 3.2.5. Hình thái cấu trúc thông qua ảnh AFM
• 3.2.6. Tính chất từ của hệ Co-Ag
• 3.3. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: HIỆN TƯỢNG PLASMONIC TỪ Ở HỆ Co-Ag
• 4.1. Biểu hiện ni từ tính thông qua phổ truyền qua của ánh sáng nhìn thấy ở hệ màng mỏng dạng hạt Co-Ag
• 4.1.1. Phổ truyền qua của hệ màng mỏng Co-Ag
• 4.1.2. Sự phụ thuộc của hệ truyền qua tỷ lệ Co với từ trường ngoài
• 4.1.3. Hiện tượng ni từ tính trên hệ mẫu Co-Ag
• 4.2. Biểu hiện plasmonic từ tính thông qua phổ phản xạ của ánh sáng nhìn thấy ở hệ màng mỏng dạng hạt Co-Ag
• 4.2.1. Phổ phản xạ phụ thuộc tỷ lệ hạt từ Co trong trường mẫu
• 4.2.2. Ảnh hưởng của từ trường lên phổ phản xạ của mẫu Co-Ag
• 4.2.3. Về biểu hiện của hiện tượng ni từ tính trên hệ mẫu Co-Ag
• 4.3. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: HIỆN TƯỢNG PLASMONIC TỪ Ở HỆ Co-Al2O3
• 5.1. Nghiên cứu thực nghiệm phổ truyền qua ở màng mỏng dạng hạt Co-Al2O3
• 5.1.1. Sự truyền qua phụ thuộc từ trường tỷ lệ Co của ánh sáng hồng ngoại
• 5.1.2. Sự truyền qua phụ thuộc hướng của từ trường ngoài
• 5.2. Cơ chế tương tác gn n-plasmon ở màng mỏng dạng hạt Co-Al2O3
• 5.2.1. Mô hình hiệu ứng tương tác hạt n-magnon
• 5.2.2. Cơ chế ghi nhận trong tương tác gn n-plasmon
• 5.3. Kết luận chương 5
• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về hiện tượng plasmonic

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về hiện tượng plasmonic, bao gồm khái niệm về plasmon, phân loại plasmon, và các hiện tượng liên quan như cộng hưởng plasmon bề mặt. Nghiên cứu cũng đề cập đến việc điều khiển độ truyền qua của tinh thể plasmon từ bằng từ trường ngoài, cùng với các tương tác như spin-plasmon. Phần này cũng tổng hợp tình hình nghiên cứu về spin-plasmonic trên thế giới và trong nước, nhấn mạnh sự phát triển của lĩnh vực này từ những năm 2000.

1.1 Khái niệm về plasmon

Plasmon là dao động tập thể của các electron tự do trong kim loại, tạo ra hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt. Hiện tượng này được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như quang học nano và công nghệ quang điện tử.

1.2 Phân loại plasmon

Plasmon được phân loại thành plasmon bề mặt và plasmon thể tích. Plasmon bề mặt đặc biệt quan trọng trong việc dẫn truyền ánh sáng ở quy mô nano, trong khi plasmon thể tích liên quan đến các dao động bên trong vật liệu.

II. Thực nghiệm chế tạo màng mỏng

Chương này tập trung vào quy trình chế tạo màng mỏng có cấu trúc dạng hạt nano bằng các phương pháp như phún xạ cao tần và bốc bay nổ trong chân không. Nghiên cứu cũng mô tả chi tiết các bước xử lý màng mỏng sau khi chế tạo, cùng với các phương pháp khảo sát cấu trúc và tính chất của màng mỏng như nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), và từ kế mẫu rung (VSM).

2.1 Phương pháp phún xạ cao tần

Phương pháp phún xạ cao tần được sử dụng để tạo ra các màng mỏng có cấu trúc dạng hạt nano. Quá trình này bao gồm việc bố trí bia và xử lý màng mỏng sau khi chế tạo để đảm bảo chất lượng và độ đồng đều của màng.

2.2 Phương pháp bốc bay nổ trong chân không

Bốc bay nổ trong chân không là phương pháp hiệu quả để chế tạo các màng mỏng dạng hạt nano. Phương pháp này có ưu điểm là tạo ra các hạt nano có kích thước đồng đều và kiểm soát được tỷ lệ thành phần của các nguyên tố trong màng.

III. Đặc trưng hình thái và tính chất từ của màng mỏng

Chương này phân tích các đặc trưng hình thái và tính chất từ của các màng mỏng Co-Al2O3 và Co-Ag. Nghiên cứu sử dụng các phương pháp như SEM, AFM, và XRD để khảo sát cấu trúc bề mặt và vi cấu trúc của màng mỏng. Kết quả cho thấy sự phụ thuộc của tính chất từ vào tỷ lệ thành phần Co trong màng.

3.1 Đặc trưng của hệ Co Al2O3

Hệ Co-Al2O3 được khảo sát về tỷ lệ thành phần Co, hình thái cấu trúc bề mặt, và tính chất từ. Kết quả cho thấy sự thay đổi đáng kể trong tính chất từ khi tỷ lệ Co thay đổi.

3.2 Đặc trưng của hệ Co Ag

Hệ Co-Ag được nghiên cứu về hình thái cấu trúc dạng hạt thông qua TEM và ED. Nghiên cứu cũng khảo sát tính chất từ của hệ này, cho thấy sự phụ thuộc vào tỷ lệ Co và từ trường ngoài.

IV. Hiện tượng plasmonic từ ở hệ Co Ag

Chương này tập trung vào hiện tượng plasmonic từ ở hệ Co-Ag, đặc biệt là sự biểu hiện của hiện tượng này thông qua phổ truyền qua và phổ phản xạ của ánh sáng. Nghiên cứu cũng khảo sát sự phụ thuộc của hiện tượng plasmonic vào từ trường ngoài và tỷ lệ Co trong màng mỏng.

4.1 Phổ truyền qua của hệ Co Ag

Phổ truyền qua của hệ Co-Ag được khảo sát dưới tác dụng của từ trường ngoài. Kết quả cho thấy sự thay đổi đáng kể trong phổ truyền qua khi từ trường thay đổi, phản ánh hiện tượng plasmonic từ.

4.2 Phổ phản xạ của hệ Co Ag

Phổ phản xạ của hệ Co-Ag cũng được nghiên cứu, cho thấy sự phụ thuộc vào tỷ lệ Co và từ trường ngoài. Hiện tượng plasmonic từ được thể hiện rõ ràng thông qua sự thay đổi của phổ phản xạ.

V. Hiện tượng plasmonic từ ở hệ Co Al2O3

Chương này nghiên cứu hiện tượng plasmonic từ ở hệ Co-Al2O3, tập trung vào phổ truyền qua và cơ chế tương tác magnon-plasmon. Nghiên cứu cũng khảo sát sự phụ thuộc của hiện tượng plasmonic vào hướng của từ trường ngoài.

5.1 Phổ truyền qua của hệ Co Al2O3

Phổ truyền qua của hệ Co-Al2O3 được khảo sát dưới tác dụng của từ trường ngoài. Kết quả cho thấy sự thay đổi trong phổ truyền qua phụ thuộc vào tỷ lệ Co và hướng của từ trường.

5.2 Cơ chế tương tác magnon plasmon

Cơ chế tương tác magnon-plasmon được nghiên cứu thông qua mô hình lý thuyết và thực nghiệm. Kết quả cho thấy sự tương tác giữa các photon và magnon trong hệ Co-Al2O3, phản ánh hiện tượng plasmonic từ.