Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ li lên phổ phát quang của vật liệu li2mgsio4 mn2+

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Đề tài: NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ LI LÊN PHỔ PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU LI2MGSIO4 : MN2+ Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Cường Người thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hằng Đà Nẵng, tháng 5/2013 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN A: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: KIM LOẠI LITI (Li), HỢP CHẤT Li2O, Li2CO3 ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN VỌNG TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN LITI Ở VIỆT NAM 1.1 Kim loại Liti (Lithium-Li) 1.2 Liti Oxit (Lithium oxide): Li2O 1.3 Liti Cacbonat (lithium cacbonat): Li2CO3 1.4 Ứng dụng CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG 2.1 Chất phát quang, vật liệu phát quang tượng phát quang 2.1.1 Chất phát quang 2.1.2 Vật liệu phát quang (phosphor tinh thể) 2.1.3 Hiện tượng phát quang 2.2 Phân loại dạng phát quang 2.2.1 Phân loại theo tính chất động học chất phát quang 2.2.2 Phân loại theo phương pháp kích thích 10 2.2.3 Phân loại theo thời gian phát quang 10 2.2.4 Phân loại theo cách thức chuyển dời phát xạ 11 CHƯƠNG III: SỰ PHÁT QUANG CỦA PHOSPHOR TINH THỂ 3.1 Cấu trúc phosphor tinh thể 12 3.2 Phổ hấp thụ phosphor tinh thể 12 3.3 Phổ xạ phosphor tinh thể 12 3.4 Bản chất phát quang phosphor tinh thể 13 CHƯƠNG IV: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng 4.1 Một số ứng dụng đơn giản 13 4.2 Màn hình tivi 16 4.3 LED ( Light Emitting Diod) 19 PHẦN B: THỰC NGHIỆM 1.Hệ đo quang phát quang QE65000 22 2.Chế tạo mẫu 23 3.Kết thảo luận 27 4.Kết luận 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng MỞ ĐẦU Trong năm gần ngành vật lý phát quang bắt đầu có bước phát triển nhanh chóng với nhiều ứng dụng rộng rãi sống Nhiều nghiên cứu cho thấy Phosphor silicate bền vững chịu tác dụng yếu tố bên ngoài, đặc biệt độ ẩm, khác hẳn với Phosphor kiềm thổ Phosphor silicate thực tế sử dụng thuận tiện hơn, với thực nghiệm phát quang ion kim loại chuyển tiếp mạng chủ khác có kết khả quan Vì việc chế tạo vật liệu phát quang trường tinh thể Silicate pha tạp ion kim loại chuyển tiếp thu hút quan tâm lớn nhà khoa học giới Hiện nay, nước ta nguồn kim loại hợp chất Li, Mg chiếm trữ lượng lớn rẻ tiền cộng với nhu cầu nguồn sáng hữu dụng, độ trả màu ổn định, êm dịu cho mắt, tính thẩm mĩ cao động lực để người tìm kiếm, chế tạo vật liệu phát quang mà kết hợp ion (Li, Mg) trường tinh thể Silicate pha tạp Mn2+ việc nghiên cứu thú vị Mục đích mà đề tài muốn hướng đến là: Chế tạo vật liệu phát quang với chất Phosphor tinh thể kết hợp ion kim loại hóa trị I (Li) ion kim loại hóa trị II (Mg) trường tinh thể silicate tạo màu đỏ tươiứng dụng việc chế tạo LED (màu đỏ) nhằm khảo sát ảnh hưởng nồng độ Li lên phổ phát quang vật liệu Li2MgSiO4: Mn2+ Liệu thay đổi nồng độ Li dạng phổ có thay dổi hay khơng? Và nồng độ Li cỡ phần trăm phát quang Li2MgSiO4: Mn2+ tốt nhất? Là sinh viên vật lý với điều kiện có phịng thí nghiệm Đại học Sư Phạm Đà Nẵng để tìm hiểu việc chế tạo vật liệu phát quang màu đỏ trường tinh thể Silicate pha tạp Mn2+ đồng thời tìm câu trả lời thỏa đáng cho vấn đề Tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Li lên phổ phát quang vật liệu Li2MgSiO4: Mn2+” GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng PHẦN A: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: KIM LOẠI LITI (Li), HỢP CHẤT Li2O, Li2CO3 ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN VỌNG TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN LITI Ở VIỆT NAM Li-kim loại nhẹ kim loại Các hợp chất có nhiều đặc tính q sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt ngành công nghệ cao Tài nguyên liti giới khoảng 15 triệu Sản lượng khai thác, chế biến liti 20.000 tấn/năm Với kết thăm dò địa chất, đánh giá tiềm khoáng sản Li thực từ năm 2002 -2009, Việt Nam ghi tên vào danh sách nước có tiềm tài ngun khống sản Li lớn giới 1.1 LITI (Lithium-Li) Liti (Lithium-Li) nằm vị trí thứ Bảng tuần hồn nguyên tố hóa học, kim loại nhẹ tất kim loại Li thuộc nhóm kim loại kiềm với đặc tính vật lý sau: - Màu sắc: màu trắng bạc đến màu ghi - Độ cứng (theo bảng Mohr): 0.6 - Nhiệt độ nóng chảy: 180.5 oC; Nhiệt độ sôi: 1342 oC - Dẫn nhiệt dẫn điện tốt ( hệ số dẫn nhiệt: 84.8 J/m sec oC ; điện trở suất 20 oC: 9.45 x 10-6 µohm-cm) 1.2 LITI OXIT (lithium oxide): Li2O Li có khả phản ứng cao, thiên nhiên khơng tồn dạng ngun tố tự mà thường dạng hợp chất Ở nhiệt độ phòng, Li bền vững lâu dài điều kiện khơng khí khơ tuyệt đối, dễ dàng bị chuyển hóa sang dạng ơxít điều kiện mơi trường ẩm Lithium oxide (Li2O) là: Chất bột trắng, khối lượng riêng 2,023 g/cm3; tnc = 15700C Rất bền nhiệt, tác dụng chậm với nước Điều chế cách nhiệt phân liti GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng hiđroxit, liti cacbonat liti nitrat Dùng sản xuất đồ gốm, thuỷ tinh; làm chất hấp thụ khí cacbonic (CO2); dùng điều chế tạo muối liti, vv 1.3 LITI CACBONAT(lithium cacbonat): Li2CO3 Màu trắng, phân hủy nung nhiệt độ nóng chảy Tan vừa phải nước nguội, tan nước nóng, không tạo nên tinh thể hidrat Khối lượng mol 73,89 (g/mol); tnc = 6180C 1.4 ỨNG DỤNG Li hợp chất có nhiều đặc tính q sử dụng nhiều lĩnh vực khác Theo Schmitt (2000), ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều Li gốm sứ, thủy tinh luyện hợp kim nhơm (chiếm 50 % sản lượng Li tồn cầu), tiếp đến dầu mỡ bôi trơn (18 %), pin-acquy (9 %), tổng hợp cao su nhân tạo dược phẩm (9 %), cuối ngành công nghiệp khác (14 %) Cụ thể, đặc tính lĩnh vực sử dụng hợp chất Li sau: 1.4.1 Điện phân nhôm Rất nhiều nhà máy luyện nhôm giới cho thêm từ 1-3 % Li2CO3 vào bể điện phân chứa muối cryolit (Na3AlF6) trình điện phân nhơm với mục đích sau: giảm nhiệt độ nóng chảy vật liệu bể điện phân tức tiết kiệm lượng thông qua việc tăng khả dẫn nhiệt giảm độ chảy dính hỗn hợp vật liệu; Khi cho thêm Li2CO3, giảm từ 20-30 % khí flo (F) phát tán vào khí phá hủy tầng ơzơn vậy, đáp ứng tiêu chuẩn cao môi trường 1.4.2 Pin thiết bị lưu trữ Trong cơng nghiệp sản xuất pin, Li có khả tích điện lớn tất kim loại với điện điện cực tiêu chuẩn 3.045 V so với 2.71 V Na hay 0.76 V Zn Do sinh dịng điện tích lớn đơn vị trọng lượng hay thể tích so với kim loại Ngồi ra, Li kim loại thích hợp cho sản xuất pin có khả sạc lại nhiều lần GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng 1.4.3 Cơng nghiệp điện tử Li2CO3 có độ tinh khiết cao dùng sản xuất chất dẫn ion rắn vi tinh thể sử dụng công nghiệp điện tử Ngồi ra, Li2CO3 cịn nguồn vật liệu thô để sản xuất vật liệu anod sử dụng pin (LiCoO2; LiMnO2) 1.4.4 Công nghiệp men, thủy tinh gốm sứ Trong đời sống hàng ngày ta thường thấy loại đồ sành sứ có lớp men bóng thủy tinh Trong nguyên liệu sản xuất lớp men bóng có chứa Liti Liti có khả làm giảm nhiệt độ nóng chảy men sành sứ, có tác dụng rút ngắn thời gian nung sản phẩm làm cho độ bóng bề mặt sản phẩm đồng Liti đóng vai trị khơng nhỏ việc sản xuất loại men sứ, men sắt, chất màu, đồ sứ đồ sành có chất lượng cao Ngồi ra, Ơxít magiê dùng vật liệu gốm nhờ hai đặc tính quan trọng độ giãn nỡ nhiệt thấp khả chống rạn men Trong men nung nhiệt độ cao, chất chất trợ chảy (bắt đầu hoạt động từ 1170 độ C) tạo men chảy lỏng có độ sệt cao, sức căng bề mặt lớn Cũng CaO, tác động làm chảy men MgO gia tăng nhanh nhiệt độ cao Liti sử dụng nấu thủy tinh chế tạo gốm, kể đến thủy tinh kính thiên văn 200-inch (5,08 m) núi Palomar GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Với kính thiên văn thơng thường, nhà vật lý thiên văn thu nhận xạ thiên hà xa Trong số vật liệu mà môn quang học biết đến liti clorua có độ suốt cao tia tử ngoại Các thấu kính làm đơn tinh thể chất cho phép nhà nghiên cứu xâm nhập sâu thêm nhiều vào bí mật Vũ trụ Đặc biệt, liti tham gia vào thành phần thủy tinh dùng làm đèn hình máy thu hình 1.4.5 Các sản phẩm quang học LiNbO3 hợp chất đa dụng Li sử dụng để phát triển loại vật liệu quang học có hoạt tính ưu việt Các đặc tính làm cho LiNbO3 thích hợp để sử dụng bao gồm dải quang rộng, tính quang điện cao Vật liệu cịn có tính kết hợp cơ-điện hiệu cao, bền hóa bền Các sản phẩm quang học đặc biệt lăng kính quang phổ sử dụng Li2SiO3 hay LiF làm phụ gia thành phần thủy tinh GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG 2.1 Chất phát quang, vật liệu phát quang tượng phát quang 2.1.1 Chất phát quang Chất phát quang chất có khả hấp thụ lượng bên để đưa điện tử từ trạng thái lên trạng thái kích thích Khi điện tử từ trạng thái kích thích chuyển trạng thái xạ ánh sáng Hay nói cách khác: Chất phát quang chất có khả biến dạng lượng khác (hóa năng, quang năng, điện năng, nhiệt ) thành quang 2.1.2 Vật liệu phát quang (phosphor tinh thể) Phốt tinh thể (phosphor) chất vơ tổng hợp (có thể bán dẫn điện mơi) có khuyết tật mạng tinh thể, chúng có khả phát quang sau kích thích Đây loại vật liệu phát quang có hiệu suất phát quang lớn ứng dụng nhiều Nhìn chung, phốt tinh thể thường gồm hai thành phần là: chất (còn gọi chất nền, mạng chủ) chất kích hoạt (cịn gọi tâm kích hoạt, tâm phát quang) +Chất thường hợp chất sulphua kim loại nhóm hai (như ZnS, CdS, …) oxít kim loại, hợp chất aluminate, sulphate, halosulphate, … +Chất kích hoạt thường ion kim loại nặng Ag, Cu, Mn, Cr,… nguyên tố đất RE (Rare Earth) họ Lanthan, thường có nồng độ nhỏ so với chất lại định tính chất phát quang Số lượng chất kích hoạt ( gọi đơn pha tạp), hai, ba nhiều (gọi đồng pha tạp) Ngồi cịn có chất chảy phosphor tinh thể thường dùng muối LiCl, NaCl, Na2SO4, CaF2 v.v… Để ký hiệu phosphor tinh thể người ta quy ước: viết chất trước, sau đến chất kích hoạt cuối chất chảy Trong trường hợp cần thiết người ta ghi nồng độ chất kích hoạt chất chảy 10 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường Mẫu VLPQ (Ca, Li)SiO4 (Ca, Li)SiO4 Mẫu VLPQ Tiền chất ban đầu SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Kí hiệu mẫu Tỉ lệ mol chất M50 2: 1: 2,1 % Nồng độ Mn2+ CaCO3, Li2CO3, SiO2, MnCO3 CaCO3, Li2CO3, SiO2, MnCO3 Tiền chất ban đầu 2: 1: 2,2 M52 2: 1: 2,1 Kí hiệu mẫu M53 Zn(CH3COO)2.2H2O, (Zn, Sr, SrCO3, Li2CO3, SiO2, M54 Li)SiO5 MnCO3, 20% tinh M55 bột M56 Kết đo phổ quang phát quang Phát tốt 2% M51 Điều kiện nung 11000C 3h Phát yếu 2% Tỉ lệ mol chất 12000C 3h Không phát % Nồng độ Mn2+ Điều kiện nung Kết đo phổ quang phát quang 2% 12000C 2h Không phát 0,8: 1,2: 1:2,2 1: 1: 1: 2,2 0,6: 1,4: 1: 2,2 0,4: 1,6: 1: 2,2 Kết nhận xét 29 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng 3.1 Vật liệu (Mg, Li) SiO4:Mn2+ Li 0,75 Li 0,5 3200 Cuong phat quang (a.u.) 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500 580 600 620 640 660 680 700 720 740 buoc song (nm) Hình 3.1 Phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ ứng với cường độ tăng thay đổi nồng độ Li Li 0,75 Li Li Li 1,5 3200 Cuong phat quang (a.u.) 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500 580 600 620 640 660 680 700 720 740 buoc song (nm) Hình 3.2 Phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ ứng với cường độ giảm thay dổi nồng độ Li 30 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Li 0,75 Li Li Li 1,5 Li 0,5 3200 3100 Cuong phat quang 3000 2900 2800 2700 2600 2500 580 600 620 640 660 680 700 720 740 buoc song (nm) Hình 3.3 Phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ thay đổi nồng độ Li Duong bieu dien su phu thuoc IPHAT QUANG vao CLi 3200 cuong phat quang 3100 3000 2900 2800 2700 2600 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 nong Li Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vào nồng độ Li vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ 31 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4 Mn2+ thay đổi nồng dộ Li, rút kết luận sau: Phổ phát quang dải rộng có tính đối xứng, đỉnh phổ ứng với bước sóng khoảng 637 nm cho phát quang màu đỏ tươi Dạng phổ không đổi thay đổi nồng độ Li Dựa vào đồ thị (Hình3.4), ta thấy: Khi tăng nồng độ Li từ 0,5  0,75 cường độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Li cường độ phát quang giảm dần Vậy với vật liệu (Mg, Li) SiO4 pha tạp Mn2+ , để có phát quang với cường độ mạnh pha Li với tỉ lệ mol: 0,75 tốt *Trong khóa luận, tác giả muốn chế tạo Phorsphor tinh thể (Mg, Li) SiO4: Mn2+ màu đỏ đẹp nên tiến hành khảo sát ảnh hưởng nồng độ Mn2+ lên phổ phát quang vật lệu 2% Mn2+ 1,75% Mn2+ 4000 cuong phat quang (a.u.) 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 580 600 620 640 660 680 700 720 740 Buoc song (nm) Hình 3.5 Phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ ứng với cường độ tăng thay dổi nồng độ Mn 32 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng 2% Mn2+ 2,5% Mn2+ 3% Mn2+ 3,5% Mn2+ 4% Mn2+ 4000 Cuong phat quang (a.u.) 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 580 600 620 640 660 680 700 720 740 Buoc song (nm) Hình 3.6 Phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ ứng với cường độ giảm thay dổi nồng độ Mn 2% Mn2+ 2,5% Mn2+ 3% Mn2+ 3,5% Mn2+ 1,75% Mn2+ 4% Mn2+ 4000 Cuong phat quang (a.u.) 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 580 600 620 640 660 680 700 720 740 Buoc song (nm) Hình 3.7 Phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ thay dổi nồng độ Mn 33 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Duong bieu dien su phu thuoc IPHAT QUANG vao CMn 4000 Cuong phat quang (a.u.) 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 % nong Mn Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vào nồng độ Mn2+ vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+ thay đổi nồng dộ Mn2+, rút kết luận sau: Phổ phát quang dải rộng có tính đối xứng, đỉnh phổ ứng với bước sóng khoảng 637 nm cho phát quang màu đỏ tươi Dạng phổ không đổi thay đổi nồng độ Mn2+ Dựa vào đồ thị (Hình 3.8), ta thấy: Khi tăng nồng độ Mn từ 1,75  2% cường độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Mn2+ cường độ phát quang giảm dần Vậy với vật liệu (Mg, Li) SiO4: Mn2+, để có phát quang với cường độ lớn pha Mn2+ với nồng độ khoảng 2% tốt *Để tìm hiểu vai trị ảnh hưởng nồng độ Li lên phát quang ion Mn2+ mạng khác Đề tài có hướng 34 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng mở rộng nghiên cứu sang Phorsphor tinh thể: (Zn, Li) SiO4: Mn2+ (Ba, Li) SiO4:Mn2+ 3.2 Vật liệu (Zn, Li) SiO4:Mn2+ Li 0,5 4500 cuong phat quang 4000 3500 3000 2500 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.9 Phổ quang phát quang mẫu M22 Li 7000 cuong phat quang 6000 5000 4000 3000 2000 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.10 Phổ quang phát quang mẫu M23 35 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Li 1,5 5500 cuong phat quang 5000 4500 4000 3500 3000 2500 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.11 Phổ quang phát quang mẫu M24 Li 6500 cuong phat quang 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.12 Phổ quang phát quang mẫu M25 36 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Li Li 0,5 7500 7000 6500 cuong phat quang (a.u.) 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.13 Phổ phát quang vật liệu (Zn, Li) SiO4: Mn2+ ứng với cường độ tăng thay đổi nồng độ Li Li Li 1,5 Li 7500 7000 cuong phat quang (a.u.) 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.14 Phổ phát quang vật liệu (Zn, Li) SiO4: Mn2+ ứng với cường độ giảm thay đổi nồng độ Li 37 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng 1,5 0,5 7500 7000 6500 cuong phat quang (a.u.) 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.15 Phổ phát quang vật liệu (Zn, Li) SiO4: Mn2+ thay dổi nồng độ Li Duong bieu dien su phu thuoc IPHAT QUANG vao CLi 7500 cuong phat quang 7000 6500 6000 5500 5000 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 nong Li Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vào nồng độ Li vật liệu (Zn, Li) SiO4: Mn2+ 38 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu (Zn, Li) SiO4 Mn2+ thay đổi nồng dộ Li, rút kết luận sau: Phổ phát quang dải rộng có tính đối xứng, đỉnh phổ ứng với bước sóng khoảng 527 nm – nằm vùng sáng màu xanh Dạng phổ không đổi thay đổi nồng độ Li Dựa vào đồ thị ( Hình3.16), ta thấy: Khi tăng nồng độ Li từ 0,5 1 cường độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Li cường độ phát quang giảm dần Vậy với vật liệu (Zn, Li) SiO4 pha tạp Mn2+ , để có phát quang với cường độ mạnh pha Li với tỉ lệ mol: tốt 3.3 Vật liệu (Ba, Li) SiO4:Mn2+ 1,5% Mn2+ 4000 3500 cuong phat quang (a.u.) 3000 2500 2000 1500 1000 500 -500 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Buoc song (nm) Hình 3.17 Phổ phát quang (Ba, Li)SiO4: 1,5%Mn2+ 39 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng 3% Mn2+ 4000 3500 cuong phat quang (a.u.) 3000 2500 2000 1500 1000 500 -500 320 400 480 560 640 720 Buoc song (nm) Hình 3.18 Phổ phát quang (Ba, Li)SiO4: 3%Mn2+ Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật liệu (Ba, Li) SiO4: Mn2+ thay đổi nồng dộ ion Mn , rút kết luận sau: Phổ phát quang dải rộng, đỉnh phổ ứng với bước sóng khoảng 615 nm cho phát quang màu đỏ tươi Dạng phổ không đổi thay đổi nồng độ Mn2+ KẾT LUẬN Luận văn trình bày số vấn đề sau: Nội dung luận văn giúp có nhìn tổng quan tượng phát quang Việc nghiên cứu, chế tạo vật liệu phát quang Liti Silicate pha tạp Mn2+ mở hướng phát triển cho ngành vật lý ứng dụng Cách chế tạo vật liệu MO.Li2O.SiO2: Mn2+ với (M: Mg, Zn, Ba) * (Mg, Li) SiO4:Mn2+ 40 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng Các tiền chất ban đầu lấy với tỷ lệ thích hợp gồm có: MgCl2.6H2O, Li2CO3, SiO2, MnCO3 Hỗn hợp tiến hành trộn nghiền để phá vỡ cấu trúc chất (tác dụng học) Sau tiếp tục phá vỡ nhiệt độ 12000C 2h để nguội tự nhiên vài * (Zn, Li) SiO4:Mn2+ Tiến hành trộn nghiền hỗn hợp gồm: Zn(CH3COO)2.2H2O, Li2CO3, SiO2, MnCO3 với tỷ lệ thích hợp Sau nung nhiệt độ: 11500C 3h để nguội tự nhiên vài * (Ba, Li) SiO4:Mn2+ Các tiền chất ban đầu lấy theo tỷ lệ thích hợp gồm có: BaCO3, Li2CO3, SiO2, MnCO3, hỗn hợp tiến hành trộn nghiền Sau đem nung điều kiện: 11000C 3h để nguội tự nhiên vài Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ đo quang phát quang QE65000 Đối với (Mg, Li)SiO4: Mn2+ Khi tăng nồng độ Mn2+ , nồng độ Li cường độ phát quang tăng sau giảm dần tiếp tục tăng nồng độ, với tỉ lệ Mn2+ 2% tỉ lệ mol Li: 0,75 phát quang vật liệu tốt Dạng phổ không đổi nồng độ Mn2+, nồng độ Li thay đổi Hầu hết đỉnh phổ phát quang ion Mn2+ mạng chủ nằm vùng ánh sáng đỏ (637, 615 nm) có (Zn, Li) SiO4: Mn2+ có đỉnh phổ phát quang nằm vùng ánh sáng xanh (527 nm) Sự phát quang ion Mn2+ mạng chủ Liti Silicate ứng với dịch chuyển điện tử từ mức 4T1(4G) 6A1(6S) Tuy nhiên tách mức lượng ion Mn2+ mạng chủ khác khác dẫn đến bước sóng phát quang ion Mn2+ đặc trưng cho loại vật liệu Đây ưu điểm trội ion Mn2+ so với ion kim loại chuyển tiếp khác Đối với trường tinh thể mạnh ((Mg, Li)SiO4: 𝛥 ≈ 20.600 cm-1, (Ba, Li)SiO4: 𝛥 ≈ 19.400 cm-1) ion Mn2+ cho phát xạ đỏ trường tinh thể yếu ((Zn, Li) SiO4 : 𝛥 ≈ 12.400 cm-1) Mn2+ cho phát xạ xanh 41 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng 8.Trong q trình làm khóa luận tác giả nhận thấy ion Mn2+ kích hoạt mạng chủ (Mg, Li)SiO4 (Zn, Li) SiO4 tốt so với mạng (Ba, Li) SiO4 Do hạn chế thời gian nên đề tài thực với vật liệu (Mg, Li)SiO4 pha tạp Mn2+ có hướng mở rộng nghiên cứu sang mạng chủ (Zn, Li) SiO4, (Ba, Li)SiO4 Hy vọng đề tài giúp ích cho bạn sinh viên thầy giáo tìm hiểu Phosphor Liti Silicate TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phan Văn Thích, Hiện tượng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội [2] Nguyễn Thị Bắc Kinh – Phan Hồng Khôi ( – 2010) Các giảng đèn LED ứng dụng chiếu sáng , Viện khoa học công nghệ Việt Nam, 18 Hoàng Quốc Việt , Q Cầu Giấy Hà Nội [3] Đinh Thanh Khẩn (2008), Ảnh hưởng ion Mn2+ lên phổ phát quang vật liệu CaAl2O4, Hội nghị Sinh viên nghiên cứu khoa học thành phố Đà Nẵng lần thứ Tiếng Anh [4] G.Blasse.B.C.Grabmaier (1994), Luminescent Material Springer-Verlag, Berlin [5] “Long persisten phosphor” (2006), Journal of Luminescene [6] “Role of SiO2 in Zn2SiO4 : Mn2+ phosphor used in optoelectronic materials” (2009), Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, (6/2009) Vol 6, tr 185 – 187 42 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Thị Thu Hằng [7] “A new red-emitting Ce3+, Mn2+-doped barium lithium silicate phosphor for NUV LED application”(2011), Materials Letters (31/03/2011), China Trang Web: Tainguyenso.vnu.edu.vn http://vi.wikipedia.org/wiki/Tem tailieu.vn http://vampro.vn http://pvchongha.vn http://www.fotech.org http://www.cxultrasonic.com 43 ... cường độ phát quang vào nồng độ Mn2+ vật li? ??u (Mg, Li) SiO4: Mn2+ Nhận xét : Qua kết khảo sát phổ phát quang vật li? ??u (Mg, Li) SiO4: Mn2+ thay đổi nồng dộ Mn2+, rút kết luận sau: Phổ phát quang. .. vật li? ??u phát quang màu đỏ trường tinh thể Silicate pha tạp Mn2+ đồng thời tìm câu trả lời thỏa đáng cho vấn đề Tôi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Li lên phổ phát quang vật li? ??u Li2 MgSiO4:... tăng nồng độ Mn2+ cường độ phát quang giảm dần Vậy với vật li? ??u (Mg, Li) SiO4: Mn2+, để có phát quang với cường độ lớn pha Mn2+ với nồng độ khoảng 2% tốt *Để tìm hiểu vai trò ảnh hưởng nồng độ Li