اثر پوشش دهي چند لايه اي بر خواص نوري لايه هاي نازك شيشه كالكوژنايد Ga1As39S60 آلاييده با عنصر Er به روش پوشش دهي چرخشي

The effect of multiple layers stacking on optical properties of Erbium doped Ga1As39S60 chalcogenide glass thin films prepared by spin-coating

در اين تحقيق لايه هاي نازك شيشه كالكوژنايد Ga1As39S60 آلاييده با 1% اتمي اربيوم به روش پوشش دهي چرخشي چندلايه اي لايه نشاني شدند. شيشه ي اوليه در آمپول هاي كوارتزي و با استفاده از روش مرسوم ذوب از عناصر اوليه ( دماي C° 650 و مدت hr 15) در كوره نوساني و كوئنچ تهيه شدند. براي تهيه ي فيلم ها از حلال پروپيل آمين (PA) استفاده شد. در هر مرحله از لايه نشاني (rpm 2000 به مدت s90)، لايه ي قبلي پس از عمليات حرارتي در دو مرحله در دماي C° 60 تحت اتمسفر خلاء و دماي C° 150 تحت اتمسفر نيتروژن، به عنوان زيرلايه ي لايه ي بعدي مورد استفاده قرار گرفت و شرايط لايه نشاني براي لايه هاي بعدي نيز به همين منوال ادامه يافت. از بين 4 غلظت اوليه (gr/ml 34/0-13/0)، غلظت gr/ml 2/0 به عنوان غلظت بهينه براي لايه نشاني چند مرحله اي انتخاب شد. ميزان عبور لايه ها در محدوده UV-Vis با افزايش تعداد لايه ها كاهش يافت و لبه جذب به طول موج هاي بلندتر انتقال يافت. با استفاده از روش Swanepoel ضريب شكست و ضخامت لايه ها به ترتيب در محدوده ي 19/2-91/1 و nm 1740-450 محاسبه شدند. با استفاده از آناليز FTIR مشاهده شد كه با افزايش تعداد لايه ها، ميزان حلال باقي مانده در فيلم افزايش يافت اما در كمترين حالت بالاي 93% عبور از خود نشان داد. با استفاده از برون يابي تائوك، گاف انرژي نوري در محدوده 34/2-18/2 محاسبه شد. لايه ها در طول موج nm1550 از خود نشر فوتولومينسانس نشان دادند. با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) مشاهده شد كه زبري سطح با افزايش تعداد لايه ها ازnm 6/3 به 78/0 كاهش يافته است. تصاوير ميكروسكوپ اكتروني روبشي (SEM) نشان دهنده ي همگني لايه ها و عدم وجود سطح مشترك در بين لايه ها بود.

In this paper thin films of Chalcogenide Ga-As-S glass doped with 1 wt% Er were produced by spin-coating. The initial glass was melt-quenched in quartz ampules. Previous layer was used as the substrate for new layer and all layers were annealed in two steps (first 60 for 60 min and then 150 for 60 min in Nitrogen atmosphere). Transmission decreased with increasing the number of layers. The amount of residual solvent in the layers was examined by FT-IR analysis. Refractive index and the thickness of the films was calculated by Swanepoel s method. Tauc extrapolation was used for band gap determination. According to AFM images, surface roughness of layers decreased with increasing number of layers. PL emission of thin films at 1.55 µm slightly decreased with increasing the number of layers