ZnO · ()Bi2O3 with , 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, and 40 prepared by conventional melt-quench technique has been carried out in the light of Hydrogenic Excitonic Model (HEM). The absorption coefficient spectra show good agreement with theoretical HEM for the present glass system and the values of different parameters like , , , , and have been estimated from fitting of this model. The values of energy band gap estimated from fitting of HEM with experimental data are in good agreement with those obtained from Tauc’s plot for direct transitions. The band gap energy is found to increase with increase of ZnO content. The decrease in values of Urbach energy with increase in ZnO content indicates a decrease in defect concentration in the glass matrix on addition of ZnO content. Optical constants and obey - consistency and the dielectric response of the studied glass system is similar to that obtained for Classical Electron Theory of Dielectric Materials. The calculated values of the metallization criterion () show that the synthesized glasses may be good candidates for new nonlinear optical materials."> 光学特性的锌改性硅酸铋眼镜 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果
标志”src=

国际期刊的光学
PDF
国际期刊的光学/2015年/文章

研究文章|开放获取

体积 2015年 |文章的ID 476073年 | https://doi.org/10.1155/2015/476073

Rajesh Parmar j . Hooda r s茶室,r . Punia:张炜, ”光学特性的锌改性硅酸铋眼镜”,国际期刊的光学, 卷。2015年, 文章的ID476073年, 9 页面, 2015年。 https://doi.org/10.1155/2015/476073

光学特性的锌改性硅酸铋眼镜

Rajesh Parmar,1 j . Hooda,2 r s茶室,2 r . Punia,2,3 和 n .基肖尔4

1Rohtak物理系,妇女们Dayanand大学,124001年,印度

2应用物理学系导师Jambheshwar科技大学,Hisar 125001年,印度

3大学物理系、英迪拉·甘地、Meerpur Rewari 123401年,印度

4物理系,中央大学哈里亚纳邦Mahendergarh 123029年,印度

学术编辑器:米哈伊尔·Noginov
收到了 2015年7月27日
修改后的 2015年11月02
接受 2015年11月04
发表 2015年12月09

文摘

玻璃样品的光学特性在系统40 sio2· 氧化锌·( )Bi2O3与 、5、10、15、20、25、30、35岁和40由传统melt-quench技术进行了的水成的激子的模型(哼哼)。吸收系数光谱显示良好的协议与理论哼哼目前玻璃系统和不同参数的值 , , , , 从这个模型的拟合估计。带隙能量估计的值拟合的下摆与实验数据吻合良好Tauc情节的直接转换。发现的带隙能量提高氧化锌含量的增加。Urbach能量的降低值与氧化锌含量增加表明减少缺陷浓度在玻璃基质添加氧化锌的内容。光学常数 和 服从 - - - - - - 研究玻璃系统的一致性和介电响应类似于电介质材料的获得了经典电子理论。金属化标准的计算值( )表明,合成的眼镜可能适合使用新型非线性光学材料。

1。介绍

基于重金属氧化物(HMO)眼镜吸引了研究者的注意社区为他们出色的红外传输相比传统眼镜(1,2]。HMO,基于铋的氧化物眼镜展示非凡的光学特性,由于其广泛的应用,如光学开关、光子和电子设备,反映窗口(3,4]。Bi2O3不是一个经典玻璃前,但它可以形成玻璃的其他传统玻璃成型机SiO吗2、PbO和B2O3。Bi2O3扮演的角色与生物改性剂6八面体单元和与生物玻璃前3锥体单元。SiO2属于玻璃网络前组织拥有强大Si-O债券。SiO2在它的各种非晶态形式极其广泛的工业应用(5]。硅酸铋眼镜有特殊的应用程序作为低损耗光纤、红外透射材料,或活性介质Raman-active光纤放大器和振荡器6]。这些眼镜高密度,高折射率,不仅传播中地区,高介电常数、三阶非线性系数等等(7- - - - - -10]。这些眼镜玻璃陶瓷领域的重要应用,反映出窗户,层光学和电子设备,等离子显示器,厚膜导体,密封金属眼镜,等等10- - - - - -14]。铁的结构和光学特性2O3,TiO2,MnO2最近(改性硅酸铋眼镜都已经被广泛地研究过了15- - - - - -18]。氧化锌改性硅酸铋眼镜可能适合使用许多技术应用氧化锌宽禁带( )半导体激子的结合能。氧化锌是中级组或网络修改器组在玻璃网络系统。氧化锌可以多才多艺与广泛应用程序通过一个适当的掺杂过程如突波吸收器,透明的介质,屏障肋骨在等离子体显示面板,透明导电电极,以及压电铁电层(19,20.]。

透明眼镜的光学带隙通常使用Mott-Davis模型估计,但在本研究光学带隙和其他光学参数研究了光的水成的激子的模型(哼哼)。

2。实验的细节

系统中的40 sio玻璃样品2· 氧化锌·( )Bi2O3与 、5、10、15、20、25、30、35岁和40由传统melt-quench方法使用analar SiO年级2,Bi2O3和氧化锌的化学物质采购Himedia纯度99.5,99.5和99%,分别。制备样品的细节已经被报道在其他地方(21]。玻璃样品磨和抛光以获得矩形厚度1毫米左右。光学性质进行了研究使用3100 MC日本岛津公司分光光度计在传输方式以及在反射模式中,在室温下,在光谱范围200 - 1400 nm。反射, ,准备玻璃的光谱样本记录入射波束形成一个角为5.0°与正常的玻璃样品。Elliott-Washington理论拟合表达式,哼哼的实验数据,由线性和非线性曲线拟合模块原产地Pro 8.6软件。

3所示。结果与讨论

透光率的光谱行为( )和反射( 所有作品40 sio)模式2· 氧化锌·( )Bi2O3, 、5、10、15、20、25、30、35岁和40岁的玻璃系统记录和数据所示1(一)和1 (b)。截止波长的价值观, ,不同的眼镜外推估计的线性区域传输曲线来满足 轴和表中列出1。的值 减少与氧化锌的增加内容。吸收系数的值( )的玻璃样品估计使用比尔-朗伯定律(22]: 在哪里 样品厚度。吸收系数的变化( )对波长( )为不同的玻璃样品如图2(一个)。带隙能量, ,决定使用Tauc的关系(23]: 在哪里 是频率, 普朗克常数, 有不同的价值观,即1/2,2,1/3,和3对应于直接允许,间接允许,直接禁止,禁止和间接转换,分别在非晶态材料。带隙能量可以被估计 与 情节线性外推法的曲线,以满足区域 轴,在那里 。目前玻璃系统 找到最适合,如图2 (b)。因此,目前玻璃系统显示直接允许转换和表中列出的值1。带隙能量的值被发现与提高氧化锌含量增加。这可能归因于增加桥接氧气在目前玻璃系统。的值 表中给出1也同意这一趋势其次是带隙能量。
参数 = 0 = 5 = 10 = 15 = 20 = 25 = 30 = 35
(nm) 434年 432年 430年 430年 430年 427年 427年 415年
(eV) 2.79 2.88 2.91 2.92 2.94 2.95 2.96 3.00
(eV) 0.22 0.19 0.24 0.19 0.24 0.21 0.22 0.20
表1
截止波长( ),能量带隙( )和Urbach能源( 40 si)眼镜 锌 )Bi2O3为不同的值 。
(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图1
(一)透光率( )和(b)反射率( 所有作品40 sio)模式2⋅ 氧化锌⋅( )Bi2O3玻璃系统。
(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图2
(一)吸收系数的变化( )和波长( )40 sio2⋅ 氧化锌⋅( )Bi2O3玻璃系统 、5、10、15、20、25、30、35;(b) Tauc情节的不同的眼镜 在(2)。

吸收光谱的形状的玻璃系统就是这样的水成的激子的形成。艾略特(24和华盛顿et al。25)提供了一个显式表达式的光学吸收由于绑定和连续激子。一个激子束缚态之间的一个电子在导带和价带一个洞。激发态的激子可以视为hydrogen-atom-like模型。内在参数,如带隙和激子的结合能可以由拟合吸收光谱与合适的分析模型。吸收系数( )由Elliott-Washington模型引入水成的激子(哼哼)作为(24- - - - - -29日] 与 在哪里 是吸收强度参数, 光学带隙, 是入射光子能量, 激子的结合能, 和 的线宽 分别的状态和连续。第一项乐队边缘附近产生一个峰值集中在能量 和大约的宽度 。其余的条款代表了激子的连续性和收益率一步吸收边缘宽度 在带隙(30.]。参数的值 , , , , 从实验数据的拟合估计与水成的激子的模型。这些获得的拟合参数的值在表列出了所有的样品2。
成分( ) (eV) (兆电子伏) (兆电子伏) (兆电子伏) (电动汽车1/2/厘米)
0 2.81 3.00 25 137年 450年
5 2.88 3.01 25 55 942年
10 2.90 3.00 25 125年 931年
15 2.91 3.15 25 54 877年
20. 2.93 3.06 25 77年 981年
25 2.94 3.07 25 54 858年
30. 2.96 4.78 25 72年 600年
35 3.00 3.40 25 56 822年
表2
的带隙值( ),激子的结合能( ),线宽 状态( ),连续的线宽( ),吸收强度( )获得最适合使用水成的吸收光谱为40 si激子的表达式 锌 )Bi2O3玻璃系统。

最适合的参数 在0.99和0.79之间,从而表明良好的实验数据与理论模型之间的协议。最适合的3) 数据所示3(一个)和3 (b)的成分 和 ,分别。所以目前研究眼镜的光学转换水成的激子的励磁的类型。带隙能量估计的值拟合实验数据表中给出的哼哼2从Tauc吻合良好的情节直接转换。因此,它可能会得出结论,最可能是直接过渡转型在目前玻璃系统。拟合参数的值 , , , 是在良好的协议(早些时候报道22,25- - - - - -29日]。熟读了表的数据2表明,连续的线宽( )传导带大于晶体材料,报告文学,这可能是由于非晶玻璃系统性质的礼物。小的激子结合能值( ),表中列出2之间的空间分离,导致增加电子和孔减少它们之间的库仑相互作用[26,29日]。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图3
拟合吸收光谱40 sio使用氢激子的模型2⋅ 氧化锌⋅( )Bi2O3玻璃系统(a) ,(b) 。

Urbach能源( )是用来描述非晶材料的障碍程度。带尾巴的宽度与帷幔和导带被认为是起源于电子本地化之间的过渡状态,这些局部状态的密度指数依赖能源(31日]。之间的关系 和 由经验给出Urbach规则: 可以写成的关系 告诉我们关于缺陷浓度与大型Urbach能源材料会更倾向于弱债券转化为缺陷。其测定值之间的曲线斜率的线性区域ln 和 如图4。的值 也列在表吗1这些值在0.046到0.66 eV的范围,它对应于非晶态半导体据戴维斯和莫特(32]。目前玻璃系统,越少的价值Urbach能量显示减少的可能性在玻璃缺陷的数量33]。


图4
策划与光子能量, ,40 sio2⋅ 氧化锌⋅( )Bi2O3玻璃系统。

折射率( )和消光系数( )对不同波长的辐射计算如下(34]: 复杂的折射率( )可以写成: 在哪里 这是复杂折射率的实部通常称为折射率与 这是复杂的折射率虚部被称为消光系数或阻尼常数。消光系数与吸收的电磁辐射介质和非零消光系数导致了指数衰减波的介质。熟读的数据呈现在图5显示肿块的 有一个摆动 ,这是一个迹象 一致性的光学常数(35]。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
(c)”name=
(c)
(d)”name=
(d)
(e)”name=
(e)
(f)”name=
(f)
(g)”name=
(g)
(h)”name=
(h)
图5
真正的变化( 和想象的 )部分的折射率与波长的40 sio2⋅ 氧化锌⋅( )Bi2O3玻璃系统 、5、10、15、20、25、30、35 (a)、(b)、(c), (d), (e), (f) (g)和(h)。

真正的( 和想象的 复介电常数)部分可以由以下关系34]:

复杂介质的实部是电介质极化的测量和成正比,而 通常被称为吸收产品或吸收。的值 和 通过将计算值呢 和 在(9)。的变化 和 与入射光子的能量图所示6。熟读的数据呈现在图6表明,研究玻璃的介电响应系统类似于获得了经典电子理论介电材料(绑定电子)36]。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
(c)”name=
(c)
(d)”name=
(d)
(e)”name=
(e)
(f)”name=
(f)
(g)”name=
(g)
(h)”name=
(h)
图6
真正的变化( 和想象的 复杂的40 sio介电常数)的部分2⋅ 氧化锌⋅( )Bi2O3玻璃系统 、5、10、15、20、25、30、35 (a)、(b)、(c), (d), (e), (f) (g)和(h)。

金属化标准决心准备眼镜的非线性光学性质的特点。金属化标准( )氧化物的基础上确定的能量带隙( ),如下所示37]: 的值 确定从达菲(建议的关系38]中给出以下: 在哪里 摩尔折射率, 是准备的摩尔体积玻璃系统。好的氧化眼镜光学非线性拥有金属化标准约为0.30 - -0.45 (39]。准备的眼镜有金属化标准范围0.38 - -0.39,这是新型非线性光学材料的良好的基础(26]。

4所示。结论

吸收系数光谱显示良好的协议与理论水成的激子的模型目前玻璃系统和不同参数的值 , , , , 从这个模型的拟合估计。带隙能量估计的值拟合的下摆与实验数据吻合良好Tauc情节的直接转换。人们已经发现,氧化锌的带隙能量增加而增加的内容可能归因于桥接氧气在准备玻璃基质的形成。Urbach能量的值显示在玻璃基质中缺陷浓度降低氧化锌的添加内容。光学常数 和 服从 一致性。此外,研究了玻璃的介电响应系统类似于获得介电材料的经典电子理论。金属化标准的计算值( )表明,合成的眼镜可以用作新型非线性光学材料。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

  1. y藤本和m . Nakatsuka”从bismuth-doped石英玻璃红外发光。”日本应用物理杂志》上,40卷,不。3,L279-L281, 2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  2. X.-G。孟,J.-R。秋,M.-Y。彭et al .,“近红外宽带发射bismuth-doped摘要玻璃,“光学表达,13卷,不。5,1628 - 1634年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. i。电脑、h·海塞和k . Betzler”硼酸铋眼镜光学性质”,光学材料,26卷,不。3、235 - 237年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  4. m .Łaczka意义下l . j . Gorecki,“含铋的眼镜作为光电材料,”杂志的合金和化合物,卷186,不。2、279 - 291年,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  5. g·h·比尔”,微晶玻璃材料设计和属性。”年度审查的材料科学,22卷,不。1,第119 - 91页,1992。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  6. m . Todea和美国西蒙,”振动光谱研究铁掺杂silicabismuthate眼镜和玻璃陶瓷、”光电子学和先进材料》杂志上,9卷,不。3、621 - 624年,2007页。视图:谷歌学术搜索
  7. gdp Khattak和n .感觉“结构属性的眼镜系列“(SrO”)x(V2O5)1−x“(SrO”)0.5−y(B2O3)y(V2O5)0.5和“(SrO”)0.2(B2O3)z(V2O5)0.8−z”,物理评论B,卷72,不。10篇文章ID 104203 12页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  8. c . Rajyasree d . k . Rao,“光谱调查地球上碱性硼酸眼镜掺杂铋措,”《晶状固体,卷357,不。3、836 - 841年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  9. g . Sharma k . s .认为,莫妮卡,h·辛格Manupriya,和l . Gerward”前后重金属氧化物玻璃的光学特性γ-射线。”自然史的地位,相当于当时一个,卷204,不。2、591 - 601年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  10. e·尤瑟夫·m·Hotzel和c·拉塞尔,氧化锌和Bi”效应2O3除了在亚碲酸盐玻璃的线性和非线性光学性质,“《晶状固体,卷353,不。4、333 - 338年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  11. a .巴贾杰a Khanna b . Chen等人“结构性调查铋硼酸眼镜和结晶阶段,“《晶状固体,卷355,不。1,45-53,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  12. c . Stehle c . Vira d·霍根s .樵夫和m . Affatigato”硼酸铋眼镜的光学和物理特性与结构有关,”物理和化学的眼镜,39卷,不。2、83 - 86年,1998页。视图:谷歌学术搜索
  13. 傅和h . Yatsuda“新家庭基于Bi的眼镜2O3”,物理和化学的眼镜,36卷,不。1 - 2、211 - 215年,1995页。视图:谷歌学术搜索
  14. A Pan和A . Ghosh”的新家庭lead-bismuthate玻璃有一个很大的传输窗口,“《晶状固体,卷271,不。1,第161 - 157页,2000。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  15. r . Parmar r . s .茶室,r . Punia p . Aghamkar和n .基肖尔,”菲的效果2O3的物理和结构性质硅酸铋眼镜,“航会议论文集,卷1536,不。1,第654 - 653页,2013。视图:谷歌学术搜索
  16. r . Parmar r . s .茶室,r . Punia n基肖尔,Fe和p . Aghamkar。2O3修改物理、结构和光学特性的硅酸铋眼镜,“《材料650207卷,2013篇文章ID, 5页,2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  17. r . s .茶室,m . Dult r . Punia r . Parmar和n基肖尔,“钛诱导结构修改硅酸铋眼镜,“杂志的分子结构,卷1063,不。1,第82 - 77页,2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  18. m . Dult r . s .茶室,n . Berwal r . Punia和n基肖尔,“锰改性硅酸铋的结构和光学性质的眼镜,“杂志的分子结构卷。1089年,32-37,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  19. d·r·克拉克“压敏电阻陶瓷”,美国陶瓷协会杂志》上,卷82,不。3、485 - 502年,1999页。视图:谷歌学术搜索
  20. m . Busio和o . Steigelmann“新的显示熔块的眼镜,”玻璃科技:Glastechnische Berichte,卷73,不。10日,319 - 325年,2000页。视图:谷歌学术搜索
  21. j . Hooda r . Punia r . s .茶室,s . Dhankhar和n基肖尔,”结构和物理性能的氧化锌改性硅酸铋眼镜,“ISRN光谱学578405卷,2012篇文章ID, 5页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  22. m·a·Baki f·a·a·瓦哈卜和f . e . Diasty”一个光子带隙工程硼酸玻璃掺杂氧化锌光子学应用,”应用物理杂志,卷111,不。7篇文章ID 073506 2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  23. j . Tauc”吸收边缘和内部电场的非晶态半导体,”材料研究公告,5卷,不。8,721 - 729年,1970页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  24. r . j .艾略特“激子光吸收强度,”物理评论,卷108,不。6,1384 - 1389年,1957页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  25. p . l .华盛顿h . c . Ong j . y .戴和r p h . Chang”测定氧化锌薄膜的光学常数光谱椭圆对称,”应用物理快报,卷72,不。25日,第3263 - 3261页,1998年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  26. r . s .茶室,s . Dhankhar r . Punia k .南达和n基肖尔,“不仅铋修改物理、结构和光学特性中透明锌boro-tellurite眼镜,“杂志的合金和化合物卷,587年,第73 - 66页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  27. r . Parmar r . s .茶室,r . Punia p . Aghamkar和n基肖尔,“铁改性硅酸铋眼镜的结构和光学光谱特性,”自然史B:凝聚态卷。450年,39-44,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  28. l·辛格诉Thakur r . Punia r . s .茶室和a·辛格(manmohan Singh)”结构和光学性质的钛酸钡硼酸改性铋眼镜,“固体科学37卷,第71 - 64页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  29. k .南达n . Berwal r .茶室,r . Punia和n基肖尔,”Nd的掺杂效应3 +离子BaO-TeO2- b2O3眼镜:振动和光学研究。”杂志的分子结构卷,1088年,第154 - 147页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  30. 美国吴”,激子结合能和激子的吸收光谱在抛物量子线横向电场,”自然史B:凝聚态,卷406,不。24日,第4638 - 4634页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  31. m . Zanini和j . Tauc吸收液体硫磺的边缘的温度依赖性,”《晶状固体,23卷,不。3、349 - 356年,1977页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  32. e·戴维斯和n·f·莫特non-crystall系统中传导诉电导率、光学吸收和非晶态半导体的光电导性,”哲学杂志,22卷,不。179年,第922 - 903页,1970年。视图:谷歌学术搜索
  33. r . Punia r . s .茶室,j . Hooda s Dhankhar s闹市区Dahiya (n .基肖尔,“Bi的效果2O3在结构、光学和其他物理性能的半导体钒酸锌眼镜,“应用物理杂志,卷110,不。第三条ID 033527, 2011。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  34. m . El-Nahhas h·a . Khalek和e·萨勒姆,“光学特性的3、4、9日10-perylenetetracarboxylic二酰亚胺(PTCDI)有机薄膜作为气割后退火温度的函数,“美国材料科学杂志》上,卷2,不。4、131 - 137年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  35. m·福克斯,光学性质的固体,牛津大学出版社,纽约,纽约,美国,2001年。
  36. r·e·胡默尔电子材料的属性施普林格,纽约,纽约,美国,2001年。
  37. 季米特洛夫诉美国Sakka,”简单的氧化物的线性和非线性光学性质。二。”应用物理杂志,卷79,不。3、1741 - 1745年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  38. j·a·达菲“化学键的氧化物元素:一个新的评价,“固态化学杂志》上,卷62,不。2、145 - 157年,1986页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  39. s . y . Wang戴,f·陈,t·徐问:聂,“物理性质和光学带隙的新TeO亚碲酸盐玻璃2注2O5bi2O3系统”,材料化学与物理,卷113,不。1,第411 - 407页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权©2015 Rajesh Parmar et al。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。

更多相关文章

PDF 下载引用 引用
下载其他格式更多的
ePub
XML
订单打印副本订单
的观点1670年
下载927年
引用

相关文章

文章奖:2020年杰出的研究贡献,选择由我们的首席编辑。获奖的文章阅读。