So sánh sự phát quang của ion mn2+ và ion dy3+ trong cùng một vật liệu nền MO al2o3 b2o3 với m là ba sr ca zn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: SO SÁNH SỰ PHÁT QUANG CỦA ION Mn2+ VÀ ION Dy3+ TRONG CÙNG MỘT VẬT LIỆU NỀN MO.Al2O3.B2O3 VỚI M LÀ Ba, Sr, Ca, Zn Người thực : LÊ THỊ THU HẰNG Lớp : 10SVL Khóa : 2010 – 2014 Ngành : SƯ PHẠM VẬT LÝ Người hướng dẫn : ThS LÊ VĂN THANH SƠN Đà Nẵng, 05/2014 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Để hồn thành khóa luận này, xin gửi lời cảm ơn Khoa Vật lý, trƣờng Đại học Sƣ Phạm – Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện cho thực đề tài khóa luận tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn q thầy khoa tận tình giảng dạy, trang bị cho kiến thức vô quý báu suốt thời gian học tập rèn luyện trƣờng Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Thanh Sơn tận tình hƣớng dẫn, bảo giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài khóa luận tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn tới anh Lê Ngọc Liêm (khóa 09) giúp tơi nhiều việc hồn thành khóa luận Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân bạn bè ủng hộ, giúp đỡ động viên suốt thời gian học tập nhƣ thời gian hồn thành khóa luận tốt nghiệp Mặc dù tơi cố gắng hồn thành khóa luận phạm vi khả cho phép nhƣng chắn không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đƣợc thơng cảm tận tình bảo q thầy bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng 05 năm 2014 Sinh viên thực Lê Thị Thu Hằng Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Quá trình phát quang tâm bất liên tục A; X kích thích; M xạ H dao động nhiệt Hình Quá trình phát quang tâm bất tái hợp A; X kích thích tâm S; truyền lƣợng T M xạ tâm A Hình Cơ chế phát quang cƣỡng Hình Giản đồ Tanabe-Sugano cho cấu hình d5 (Mn2+ ) Hình 5: Giản đồ mức lƣợng Dieke Hình 6: Các vịng trịn cấu hình điện tử nguyên tố đất Hình 7: Phổ phát quang vật liệu MgO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 5:6:90:1 Hình 8: Phổ phát quang vật liệu ZnO.Al2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 50:55:1 Hình 9: Phổ phát quang vật liệu MgO.Al2O3.SiO2:Mn2+ theo tỉ lệ 13:1:13:1 Hình 10: Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 5:12:85:1 Hình 11: Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 Hinh 12:Phổ phát quang vật liệu ZnO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 Hình 13: Phổ phát quang vật liệu MgO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 Hình 14: Phổ phát quang vật liệu ZnO.SiO2.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:30:10:50:1 Hình 15: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu ZnO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Hình 16: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu SrO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Hình 17: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu CaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Hình 18: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Hình 19: Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ thay đổi nồng độ ion Mn2+ Hình 20: Đồ thị biễu diễn phụ thuộc cƣờng độ phát quang vào nồng độ vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Hình 21: Phổ phát quang vật liệu MO.Al2O3.B2O3:2 Mn2+ (với M Ba, Sr, Ca, Zn) Hình 22: Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2Dy3+ Hình 23: Các mức lƣợng BaO Al2O3.B2O3:2 Dy3+ Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Hình 24: Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2 Mn2+ Hình 25: Các mức lƣợng BaO Al2O3.B2O3:2Mn2+ Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Lí chọn đề tài Trong năm gần đây, ngành vật lý phát quang bắt đầu có bƣớc phát triển nhanh chóng nhiều ứng dụng rộng rãi nhƣ đồ trang trí, đèn chiếu sáng Nhiều nghiên cứu phát quang ion kim loại chuyển tiếp có đƣợc kết khả quan Đặc biệt Mangan với đặc tính đa hóa trị phát quang ion Mn2+ phụ thuộc vào lực trƣờng tinh thể cho màu khác Với điều kiện có phịng thí nghiệm Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng tơi muốn tìm hiểu việc chế tạo vật liệu phát quang màu đỏ-cam ion Mn2+ trƣờng tinh thể Từ đƣa kết luận vật liệu phát quang màu đỏ-cam với nồng độ ion Mn2+ thích hợp có cƣờng độ phát quang tốt Đồng thời, muốn khảo sát đặc trƣng ion Dy3+ ion Mn2+ vật liệu Với lý trên, chọn đề tài : “So sánh phát quang ion Mn2+ ion Dy3+ vật liệu MO.Al2O3.B2O3 với M Ba, Sr, Ca, Zn” Mục đích, đối tƣợng, nội dung, nhiệm vụ phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu đề tài: - Khảo sát ảnh hƣởng ion Mn2+ ion Dy3+ tính chất phát quang vật liệu - Xác định nồng độ pha tạp ion Mn2+ tốt để có phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3 tối ƣu việc chế tạo vật liệu phát quang màu đỏ cam 2.3 Đối tƣợng nghiên cứu: Lý thuyết phát quang, lý thuyết kim loại chuyển tiếp, kim loại đất Các mẫu vật liệu pha tạp ion Mn2+, Dy3+ 2.4 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu tổng quan lý thuyết tƣợng phát quang đặc trƣng quang phổ ion Mn2+, ion Dy3+ - Khảo sát đặc trƣng quang phổ vật liệu chế tạo để từ chọn vật liệu có cƣờng độ bƣớc sóng phù hợp Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.5 Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt đƣợc mục đích nội dung nghiên cứu trên, đề nhiệm vụ cần thực nhƣ sau: - Thu thập tổng hợp tài liệu lý thuyết phát quang - Xác định phƣơng pháp xây dựng quy trình chế tạo vật liệu - Nghiên cứu, tìm hiểu khả ứng dụng hƣớng phát triển vật liệu - Xử lý số liệu thực nghiệm, viết hoàn chỉnh đề tài 2.6 Phƣơng pháp nghiên cứu - Tiến hành chế tạo mẫu vật liệu phƣơng pháp phản ứng pha rắn - Sử dụng phần mềm chuyên dụng để xử lý số liệu Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƢƠNG I HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG[4] 1.1 Khái niệm Sự phát quang phát sáng vật nhận kích thích ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, hồng ngoại, chùm điện tử, thực phản ứng hóa học hay dƣới tác dụng điện trƣờng … Ví dụ: phát sáng đom đóm, lớp huỳnh quang đèn ống, đèn LED,… Đặc điểm phát quang: - Mỗi chất phát quang có quang phổ đặc trƣng (Sự phát quang chất khác khác nhau.) - Sau ngừng kích thích, phát quang kéo dài từ - Sự phát quang xảy nhiệt độ thƣờng (s) đến vài ngày Chất phát quang chất có khả biến dạng lƣợng khác (quang năng, điện năng, nhiệt năng,…) thành quang Theo Vavilôp “hiện tượng phát quang tượng chất phát quang phát xạ dư xạ nhiệt trường hợp mà xạ dư kéo dài khoảng thời gian (s) lớn hơn.” 1.2 Phổ phát quang Phổ phát quang hàm số phân bố lƣợng chất phát quang xạ theo tần số theo bƣớc sóng Phổ phát quang nhƣ phổ hấp thu đƣợc xác định bởi: - Thành phần, cấu trúc tâm phát quang Quyết định hình thành mức lƣợng, tính chất mức lƣợng, xác suất chuyển dời mức lƣợng, đặc biệt mức siêu bền - Mơi trƣờng bên ngồi: Làm thay đổi vị trí mức lƣợng tách mức lƣợng thay đổi xác suất chuyển dời đặc biệt làm mức chuyển dời bị cấm khơng cịn tác dụng thủ tiêu mức siêu bền tƣơng ứng, giải phóng điện tử mức siêu bền cách chuyển lên mức lƣợng cao Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp trao đổi nhiệt, phân bố lại tâm theo mức dao động có lƣợng khác 1.3 Cƣờng độ phát quang Cƣờng độ phát quang phụ thuộc vào xác suất chuyển dời số tâm nằm mức khởi điểm Trong đa số trƣờng hợp, xác suất chuyển dời mức dao động ứng với trạng thái điện tử khác nhƣ nên cƣờng độ phát quang phụ thuộc số tâm nằm mức khởi điểm 1.4 Phân loại dạng phát quang 1.4.1 Phân loại theo tính chất động học chất phát quang Có thể chia làm hai loại - Phát quang tâm bất liên tục: Là loại phát quang mà trình diễn biến từ hấp thụ lƣợng đến xạ xảy tâm định Tâm phân tử, tập hợp phân tử hay ion X M A H Hình Quá trình phát quang tâm bất liên tục A; X kích thích; M xạ H dao động nhiệt Đặc điểm phát quang trình xảy tâm bất liên tục hoàn toàn độc lập với Sự tƣơng tác tâm liên tục nhƣ ảnh hƣởng môi trƣờng bên ngồi chúng nói chung khơng đáng kể Do đó, khả phát quang trình xảy nội tâm phát quang quy định mà khơng có tham gia tá nhân bên - Phát quang tái hợp: Là loại phát quang q trình chuyển hóa lƣợng kích thích sang xạ quang học có tham gia toàn chất phát quang Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp X M A S T Hình Quá trình phát quang tâm bất tái hợp A; X kích thích tâm S; truyền lƣợng T M xạ tâm A Trong trƣờng hợp vị trí kích thích khơng trùng với vị trí xạ (do có mát lƣợng) Sự trao đổi lƣợng từ vị trí kích thích đến vị trí xạ phải qua q trình trung gian Những trình liên quan đến dịch chuyển hạt mang điện (điện tử, lỗ trống hay ion) tiến triển qua số giai đoạn Đầu tiên, kích thích chất phát quang xảy trình phân ly thành thành phần mang điện tích trái dấu Sau đó, thành phần dịch chuyển đoạn đƣờng lớn cuối tái hợp lại với thành phần mang dấu ngƣợc, thƣờng với thành phần khơng phải thành phần bắt đầu phân ly Theo Vavilôp chia làm ba loại: + Phát quang tự phát: xảy phân tử trạng thái kích thích chuyển trạng thái tác dụng trƣờng nội phân tử Đặc điểm phát quang tự phát không phụ thuộc vào tác dụng yếu tố bên ngồi + Phát quang cƣỡng bức: phát quang xảy tâm xạ chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái nhờ tác động từ bên ngồi (ví dụ nhƣ ánh sáng, nhiệt độ,….)  Giai đoạn một: chuyển điện tử từ mức siêu bền III lên mức II tác dụng bên  Giai đoạn hai: chuyển điện tử từ mức II mức I Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp III II (1) (2) I Hình Cơ chế phát quang cƣỡng + Phát quang tái hợp: kết hợp lại thành phần tâm phát quang bị tách kích thích 1.4.2 Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài - Huỳnh quang: Là tƣợng huỳnh quang tắt sau ngừng kích thích Thời gian sống ( ) Bản chất huỳnh quang hấp thụ diễn tâm hấp thụ xạ xảy tâm hấp thụ - Lân quang: tƣợng phát quang quan sát đƣợc sau ngừng kích thích Thời gian sống ( ) Bản chất lân quang hấp thụ xảy tâm nhƣng lại xạ tâm khác 1.4.3 Phân loại theo phƣơng pháp kích thích - Quang phát quang (Photoluminescence) : phát quang kích thích ánh sáng vùng quang học (tử ngoại đến hồng ngoại) - Cathod phát quang (Cathodoluminescence): phát quang kích thích chùm điện tử - Ma sát phát quang (Triboluminescence): phát quang kích thích lƣợng học (có nghĩa bị chà sát hay xay nghiền) - Tia X phát quang (X-Ray luminescence): phát quang kích thích tia X - Hóa phát quang (Chemiluminescence): phát quang phản ứng hóa học - Điện phát quang (Electroluminescence): kích thích vật liệu phát quang dƣới tác dụng dòng điện - Sinh phát quang (Bioluminescence): phát ánh sáng từ thể sống - Phóng xạ phát quang (Radioluminescence): phát quang kích thích phóng xạ hạt nhân nhƣ tia , tia , tia X,… Trang SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Mẫu 2: Vật liệu MgO.Al2O3.SiO2:Mn2+ theo tỉ lệ 13:1:13:1 3760 Insensity (cps) 3740 3720 3700 504 506 508 510 512 514 516 518 520 522 Wavelength (nm) Hình 8: Phổ phát quang vật liệu MgO.Al2O3.SiO2:Mn2+ theo tỉ lệ 13:1:13:1 Đỉnh phổ ứng với bƣớc sóng 513nm Mẫu 3: Vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 5:12:85:1 11000 10500 10000 Insensity (cps) 9500 9000 8500 8000 7500 7000 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 Wavelength (nm) Hình 9: Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 5:12:85:1 Đỉnh phổ ứng với bƣớc sóng 600nm Trang 22 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Mẫu 4: Vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 7000 Insensity (cps) 6800 6600 6400 6200 6000 520 540 560 580 600 620 640 660 Wavelength (nm) Hình 10: Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 Đỉnh phổ ứng với bƣớc sóng 600nm Mẫu 5: Vật liệu ZnO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 7000 6800 Insensity (cps) 6600 6400 6200 6000 5800 500 520 540 560 580 600 620 640 660 Wavelength (nm) Hinh 11:Phổ phát quang vật liệu ZnO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 Đỉnh phổ ứng với bƣớc sóng 590nm Trang 23 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Mẫu 6: Vật liệu MgO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 9200 Insensity (cps) 9000 8800 8600 8400 8200 520 540 560 580 600 620 640 Wavelength (nm) Hình 12: Phổ phát quang vật liệu MgO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:12:80:1 Đỉnh phổ ứng với bƣớc sóng 575nm Insensity (cps) Mẫu 7: Vật liệu ZnO.SiO2.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:30:10:50:1 7400 570 580 590 600 Wavelength (nm) Hình 13: Phổ phát quang vật liệu ZnO.SiO2.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 10:30:10:50:1 Đỉnh phổ ứng với bƣớc sóng 584nm Trang 24 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Mẫu 7: Vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 5:6:90:1 11000 Insensity (cps) 10000 9000 8000 7000 6000 550 600 650 700 Wavelength (nm) Hình 14: Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 5:6:90:1 Đỉnh phổ ứng với đỉnh bƣớc sóng 610nm Nhận xét: Vật liệu BaO:Al2O3:B2O3:Mn2+ theo tỉ lệ 5:6:90:1 cho phát quang màu đỏ mẫu so với vật liệu khác Trang 25 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.2 Kết nhiễu xạ Hình 15: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu ZnO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Hình 16: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu SrO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Trang 26 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Hình 17: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu CaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Hình 18: Phổ nhiễu xạ tia X vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Nhận xét: Các mẫu vật liệu dạng vơ định hình Trang 27 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.3 Khảo sát cƣờng độ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Insensity (cps) 2+ 15500 15000 14500 14000 13500 13000 12500 12000 11500 11000 10500 10000 9500 9000 8500 8000 7500 7000 6500 6000 (a) 2% Mn 2+ (b) 1,5% Mn 2+ (c) 1% Mn 2+ (d) 2,5% Mn 2+ (e) 3% Mn (a) (b) (c) (d) (e) 520 540 560 580 600 620 640 660 680 Wavelength (nm) Hình 19 Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ thay đổi nồng độ ion Mn2+ 16000 15000 14000 Insensity (cps) 13000 12000 11000 10000 9000 8000 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Wavelength (nm) Hình 20 Đồ thị biễu diễn phụ thuộc cƣờng độ phát quang vào nồng độ ion Mn2+ vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ Trang 28 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Nhận xét: - Đỉnh phổ có bƣớc sóng khoảng 610nm tƣơng ứng với chuyển dời 4T1g - A1g ion Mn2+ Dựa vào đồ thị (hình 12) ta thấy: tăng nồng độ Mn từ - 2% cƣờng độ phát quang tăng Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ Mn cƣờng độ phát quang bắt đầu giảm 2.4 Phổ phát quang MO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ 2+ (a) BaO.Al2O3.B2O3:2Mn 2+ (b) SrO.Al2O3.B2O3:2Mn (a) 15000 2+ (c) CaO.Al2O3.B2O3:2Mn 2+ (d) ZnO.Al2O3.B2O3:2Mn 14000 (b) 13000 Insensity (cps) 12000 (c) 11000 10000 9000 8000 7000 (d) 6000 520 540 560 580 600 620 640 660 680 Wavelength (nm) Hình 21 Phổ phát quang vật liệu MO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ (với M Ba, Sr, Ca, Zn) Nhận xét: - Phổ vật liệu MO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ (với M Ba, Sr, Ca, Zn) có dạng phổ gần giống - Phổ phát quang vật liệu MO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ thay đổi M (Ba, Sr, Ca, Zn) cƣờng độ thay đổi Và cƣờng độ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ tốt nhất, cao gấp 2,45 lần so với ZnO.Al2O3.B2O3:2Mn2+, gấp 1,19 lần so với CaO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ Trang 29 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp gấp 1,14 lần so với SrO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ 2.5 Khảo sát ảnh hƣởng ion Mn2+ ion Dy3+ vật liệu BaO.Al2O3.B2O3 Mẫu 8: Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2Dy3+ 300000 Insensity (cps) 200000 100000 400 500 600 700 Wavelength (nm) Hình 22 Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2Dy3+ 20000 4I13/2 3.19eV 25000 4G11/2 2.91eV 2.74eV 2.58eV 4I15/2 4F9/2 Em=480nm Em=660nm 15000 -1 E(cm ) Ex=388nm Em=570nm 10000 5000 6H11/2 0.7eV 6H13/2 0.4eV 0eV 20 6H15/2 40 Thong so chay Hình 23 Các mức lƣợng vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:2Dy3+ Trang 30 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Mẫu 9: Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ 15000 Insensity (cps) 14000 13000 12000 11000 10000 9000 520 540 560 580 600 620 640 660 680 Wavelength (nm) Hình 24 Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ -1 24509 (Cm )=3.04(eV) 20000 -1 16393(cm )=2.03(eV) -1 E(cm ) 15000 10000 Em=610nm 5000 Ex=408nm 10 20 30 40 50 Thong so chay Hình 25 Các mức lƣợng vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ Nhận xét: - Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2 Dy3+ có đỉnh 480nm, 570nm Trang 31 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 660nm tƣơng ứng với chuyển dời 4F9/2 H15/2, H13/2, H11/2 Trong đỉnh 660nm có cƣờng độ yếu Phổ phát quang BaO.Al2O3.B2O3:2 Mn2+ có đám rộng với đỉnh cỡ 610nm - tƣơng ứng chuyển dời 4T1g 6A1g ion Mn2+ 2.6 Thảo luận Qua khảo sát phổ phát quang vật liệu, tác giả đƣa số nhận xét sau: - Phổ phát quang vật liệu thay đổi kim loại kiềm thổ cho dạng phổ gần giống Nhƣ vậy, thay đổi kim loại kiềm thổ ảnh hƣởng khơng nhiều đến chất Riêng vật liệu ZnO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ lệch nhiều so với vật liệu lại - Phổ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ cho cƣờng độ phát quang cao vật liệu lại - Trong vật liệu BaO.Al2O3.B2O3 ion kích hoạt Dy3+ cho đỉnh bƣớc sóng 480nm, 570nm 660nm, cịn ion kích hoạt Mn2+ cho đỉnh bƣớc sóng 610nm Trang 32 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp PHẦN 3: KẾT LUẬN - Chế tạo thành công vật liệu thủy tinh Borat - Chế tạo thành công vật liệu phát quang màu đỏ-cam ion Mn2+ màu vàng sáng ion Dy3+  Nhƣ vậy, với màu vàng sáng ion Dy3+ điều chỉnh thích hợp cho màu trắng Trang 33 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] “Hiện tượng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang”, Phan Văn Thích [2] “Vật liệu phát quang”, Phạm Thu Nga [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, et al “Luminescent Materials” [5] “Luminescent ZnO-Al2O3-SiO2 glasses and glass ceramics”, D.Ehrt*, H.T.Vu, A.Herrmanm and G.Volksch [6] Shi Ye, Xiao-Ming Wang, and Xi-Ping Jingz, 2008 Energy Transfer among Ce3+, Eu2+, and Mn2+ in CaSiO3 “Journal of The Electrochemical Society”, 155 -6- J143-J147 -2008 [7] “Spectra and energy levels of rare earth ions in crystals”, Gerhard Heinrich Diexe Trang 34 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .4 Mục đích, đối tƣợng, nội dung, nhiệm vụ phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu đề tài: 2.3 Đối tƣợng nghiên cứu: 2.4 Nội dung nghiên cứu .4 2.5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2.6 Phƣơng pháp nghiên cứu .5 PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG 1.1 Khái niệm 1.2 Phổ phát quang 1.3 Cƣờng độ phát quang 1.4 Phân loại dạng phát quang 1.4.1 Phân loại theo tính chất động học chất phát quang .7 1.4.2 Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài 1.4.3 Phân loại theo phƣơng pháp kích thích 1.5 Những định luật phát quang 10 1.5.1 Định luật khơng phụ thuộc vào bƣớc sóng ánh sáng kích thích 10 1.5.2 Định luật Stock-Lomen 10 1.5.3 Định luật đối xứng gƣơng phổ hấp thụ phổ phát quang 11 1.6 Vật liệu phát quang dạng photpho tinh thể .11 CHƢƠNG II: TÌM HIỂU VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP MANGAN 14 2.1 Sơ lƣợc kim loại chuyển tiếp 14 2.2 Kim loại chuyển tiếp Mangan .14 CHƢƠNG III: LÝ THUYẾT VỀ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM DYSPROSI 16 3.1 Sơ lƣợc nguyên tố đất 16 3.2 Lý thuyết nguyên tố Dysprosi 18 Trang 35 SVTH: Lê Thị Thu Hằng GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp PHẦN 2: THỰC NGHIỆM 19 Chế tạo mẫu .19 Kết .21 2.1 Nhóm vật liệu 21 2.2 Kết nhiễu xạ 26 2.3 Khảo sát cƣờng độ phát quang vật liệu BaO.Al2O3.B2O3:Mn2+ 28 2.4 Phổ phát quang MO.Al2O3.B2O3:2Mn2+ .29 2.5 Khảo sát ảnh hƣởng ion Mn2+ ion Dy3+ vật liệu BaO.Al2O3.B2O3 30 2.6 Thảo luận .32 PHẦN 3: KẾT LUẬN 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 Trang 36 SVTH: Lê Thị Thu Hằng ... MgO .Al2O3. SiO2:Mn 2+ MgO .Al2O3. B2O3: Mn 2+ BaO .Al2O3. Al2O3:Mn 2+ BaO .Al2O3. Al2O3:Mn 2+ BaO .Al2O3. Al2O3:Mn 2+ BaO .Al2O3. Al2O3:Mn 2+ ZnO .Al2O3. Al2O3:Mn 2+ CaO .Al2O3. Al2O3:Mn 2+ SrO .Al2O3. Al2O3:Mn... (nm) Hình 21 Phổ phát quang vật liệu MO. Al2O3. B2O3: 2Mn2+ (với M Ba, Sr, Ca, Zn) Nhận xét: - Phổ vật liệu MO. Al2O3. B2O3: 2Mn2+ (với M Ba, Sr, Ca, Zn) có dạng phổ gần giống - Phổ phát quang vật liệu. .. đặc trƣng ion Dy3+ ion Mn2+ vật liệu Với lý trên, chọn đề tài : ? ?So sánh phát quang ion Mn2+ ion Dy3+ vật liệu MO. Al2O3. B2O3 với M Ba, Sr, Ca, Zn? ?? M? ??c đích, đối tƣợng, nội dung, nhi? ?m vụ phƣơng