Nghiên cứu tính chất quang của ion đất hiếm sm3+ và dy3+ trong một số vật liệu quang học họ florua và oxit

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHAN VĂN ĐỘ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA ION ĐẤT HIẾM Sm3+ VÀ Dy3+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU QUANG HỌC HỌ FLORUA VÀ OXIT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI, NĂM 2016 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHAN VĂN ĐỘ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA ION ĐẤT HIẾM Sm3+ VÀ Dy3+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU QUANG HỌC HỌ FLORUA VÀ OXIT Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số chuyên ngành: 62 44 01 04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH VŨ XUÂN QUANG TS VŨ PHI TUYẾN HÀ NỘI, NĂM 2015 i Lời cảm ơn    Lời xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới GS TSKH Vũ Xuân Quang TS Vũ Phi Tuyến, hết lòng dạy dỗ, hướng dẫn thực hoàn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Học Viện Khoa Học Công Nghệ, Viện Vật lý, Bộ phận đào tạo sau Đại học, Viện Vật lý, nhiệt tình trách nhiệm NCS nhận quan tâm, đôn đốc tiến độ học tập Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Trọng Thành, TS Vũ Thị Thái Hà tập thể cán Phòng thí nghiệm Quang phổ ứng dụng Ngọc học, Viện Khoa học Vật liệu, giúp đỡ, cổ vũ, động viên dành cho tình cảm chân thành suốt thời gian làm luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ngài Nicholas M Khaidukov, Viện Hóa học Vô Cơ Hóa Đại Cương, Moscow, Liên Bang Nga dành thời gian thảo luận phương pháp nghiên cứu, cung cấp số tài liệu mẫu đo Xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp môn Vật lý, khoa Năng Lượng, trường Đại học Thủy Lợi động viên, chia sẻ khó khăn tinh thần vô tư sáng Tác giả Phan Văn Độ ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn nghiên cứu khoa học GS TSKH Vũ Xuân Quang TS Vũ Phi Tuyến Các số liệu kết trình bày Luận án trích dẫn từ báo cộng công bố trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Phan Văn Độ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt A Acceptor Axepto CIE Commission Internationale de L'éclairage Giản đồ tọa độ màu CR Cross-Relaxation Phục hồi chéo D Donor Đono DD Dipole-dipole Lưỡng cực-lưỡng cực DQ Dipole-quadrupole Lưỡng cực-tứ cực DTA Differential thermal analysis Nhiệt vi sai Đ.v.t.đ - Đơn vị tương đối ED Electric dipole Lưỡng cực điện EM Energy migration Di chuyển lượng ET Energy transfer Truyền lượng FTIR Fourier transform infrared Hấp thụ hồng ngoại FD Fluorecensce decay Suy giảm huỳnh quang IH Inokuti-Hirayama Inokuti-Hirayama IR Infrared Hồng ngoại JO Judd-Ofelt Judd-Ofelt MD Magnetic dipole Lưỡng cực từ MP Đa phonon Multi-phonon NR Nonradiative Không phát xạ QQ Quadrupole-quadrupole Tứ cực-tứ cực TAB Telluroborate Telluroborate Vis Visible Khả kiến RE3+ Trivalent rare earth ions Ion đất hóa trị YT Yakota-Tamimoto Yakota-Tamimoto VUV Vacuum ultraviolet Tử ngoại chân không UV Ultraviolet Tử ngoại W-LED White light-emitting diode Đi ốt phát ánh sáng trắng SQC Self quenching Tự dập tắt PL Photoluminescence Phát quang iv DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị AJJ’ Xác suất chuyển dời phát xạ trạng thái J J’ s-1 Atp Số hạng bậc lẻ khai triển trường tinh thể tĩnh - α Hệ số hấp thụ - β Tỉ số phân nhánh % c Tốc độ ánh sáng chân không cm/s C Nồng độ tạp mol/dm3 CDA Thông số tương tác vi mô ion RE3+ cm (S)/sec D Yếu tố ma trận toán tử lưỡng cực esu2.cm2 e Điện tích electron esu f Lực dao động tử - h Hằng số Phlăng erg.s  Hằng số Phlăng rút gọn erg.s  Năng lượng phonon eV I Cường độ huỳnh quang - J Moment góc tổng cộng - η Hiệu suất lượng tử % n Chiết suất vật liệu - m Khối lượng electron g λ Bước sóng nm ν Năng lượng chuyển dời cm-1 S Mô men góc spin - τ Thời gian sống ms R Khoảng cách ion Å R0 Khoảng cách ngưỡng Å Ω Thông số Judd-Ofelt cm2 W Xác suất chuyển dời s-1 σ Tiết diện phát xạ cưỡng cm2 Σ Tiết diện phát xạ tích phân cm Δλeff Độ rộng hiệu dụng dải huỳnh quang nm U(λ) Yếu tố ma trận rút gọn kép - ΔE Khoảng cách hai mức lượng cm-1 v DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN Hình Chú thích Trang Chương Hình 1.1 Sự xếp nguyên tử mạng ngẫu nhiên liên tục vật liệu tinh thể thạch anh SiO2 thủy tinh silica SiO2 Hình 1.2 Mô hình minh họa cấu trúc đơn vị [BO3]- thủy tinh borate Hình 1.3 Các nhóm cấu trúc điển hình mạng thủy tinh borate Hình 1.4 Cấu trúc đa diện YF7 tinh thể K2YF5 11 Hình 1.5 Sự kết tinh tinh thể K2YF5 hệ trực thoi (orthorhombic) 11 Hình 1.6 Cấu trúc nguyên tử ion RE3+ kim loại chuyển tiếp 12 Hình 1.7 Phổ hấp thụ vùng hồng ngoại gần ion Sm3+ tinh thể BaY2F8 thủy tinh K–Mg–Al–P 16 Hình 1.8 Phổ phát xạ ion Dy3+ tinh thể BaY2F8 thủy tinh CaB4O7, LiCaBO3 17 Hình 1.9 Sự tách mức lượng ion Dy3+ trường tinh thể 20 Hình 1.10 Giản đồ số mức lượng ion đất LaCl3 21 Hình 1.11 Sự phụ thuộc xác suất phục hồi đa phonon vào số phonon LaCl3, LaF3 vàY2O3 29 Hình 1.12 Các bước trình truyền lượng không xạ 31 HÌnh 1.13 Sơ đồ cho chế dập tắt huỳnh quang theo nồng độ 32 Hình 1.14 Số trích dẫn hàng năm hai báo B.R Judd G.S Ofelt 35 Chương Hình 2.1 Giản đồ tam nguyên hình thành pha tinh thể từ tiền chất KF, GdF3 H2O 39 Hình 2.2 Quy trình chế tạo vật liệu thủy tinh phương pháp nóng chảy 41 Hình 2.3 Hình ảnh hệ thiết bị đo phổ tán xạ Raman XPLORA 42 Hình 2.4 Hệ đo phổ phát quang FL3–22 43 Chương Hình 3.1 Hình ảnh số mẫu thủy tinh telluroborate tinh thể K2YF5 K2GdF5 46 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu thủy tinh TAB00 49 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X tinh thể K2YF5 K2GdF5 49 vi Hình 3.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại mẫu thủy tinh TAB00 51 Hình 3.5 Phổ tán xạ Raman mẫu thủy tinh TAB00 51 Hình 3.6 Phổ tán xạ Raman tinh thể K2YF5 K2GdF5 pha tạp Sm3+ 52 Hình 3.7 Đường cong DTA thủy tinh telluroborate 53 Chương Hình 4.1 Phổ hấp thụ tinh thể K2YF5:Sm3+ 57 Hình 4.2 Phổ hấp thụ tinh thể K2GdF5:Sm3+ 57 Hình 4.3 Phổ hấp thụ thủy tinh TAB:Sm3+ 58 Hình 4.4 Phổ hấp thụ tinh thể K2GdF5:Dy3+ 60 Hình 4.5 Phổ hấp thụ thủy tinh TAB:Dy3+ 60 Hình 4.6 Sự phụ thuộc thông số cường độ Ω2 Ω6 vào nồng độ tạp tinh thể K2YF5:Sm3+ thủy tinh TAB:Dy3+ 68 Hình 4.7 Phổ kích thích huỳnh quang ion Sm3+ Dy3+ 74 Hình 4.8 Giản đồ số mức lượng Sm3+ Dy3+ tinh thể K2GdF5 75 Hình 4.9 Phổ huỳnh quang tinh thể K2YF5:Sm3+ K2GdF5:Sm3+ đo nhiệt độ T = K 80 Hình 4.10 Phổ kích thích huỳnh quang VUV ion Sm3+ tinh thể K2YF5:Sm3+ K2GdF5:Sm3+ đo nhiệt độ T = K 80 Hình 4.11 Phổ huỳnh quang ion Sm3+ tinh thể K2YF5 K2GdF5 nhiệt độ phòng 82 Hình 4.12 Phổ huỳnh quang Sm3+ thủy tinh telluroborate 83 Hình 4.13 Phổ huỳnh quang ion Dy3+ tinh thể K2GdF5 84 Hình 4.14 Phổ huỳnh quang ion Dy3+ thủy tinh telluroborate 84 Hình 4.15 Giản đồ tọa độ màu CIE 1931 giản đồ tọa độ màu mẫu TABD100 87 Hình 4.16 Biểu đồ biểu diễn cường độ huỳnh quanh tương đối theo tính toán theo thực nghiệm mẫu K2YF5:Sm3+ K2GdF5:Dy3+ 89 Chương Hình 5.1 Phổ kích thích VUV tinh thể K2YF5:Sm3+ K2GdF5:Sm3+ 94 Hình 5.2 Phổ kích thích huỳnh quang ion Sm3+ (a) Dy3+ (b) số 95 Hình 5.3 Giản đồ truyền lượng từ Gd3+ sang Sm3+ phổ huỳnh quang tinh thể K2GdF5:Sm với bước sóng kích thích khác 96 vii Hình 5.4 Phổ kích thích huỳnh quang ion Tb3+ ion Sm3+ tinh thể K2YF5 99 Hình 5.5 Phổ kích thích huỳnh quang ion Tb3+ ion Sm3+ tinh thể K2GdF5 99 Hình 5.6 Phổ huỳnh quang chân không nhiệt độ K K2YF5:Sm3+ K2YF5:Tb3+,Sm3+ 100 Hình 5.7 Phổ huỳnh quang chân không nhiệt độ K K2GdF5:Sm3+ K2GdF5:Tb3+,Sm3+ 100 Hình 5.8 Phổ kích thích Tb3+ (λem = 541 nm) Sm3+ (λem = 600 nm) tinh thể K2YF5:Tb; Sm 101 Hình 5.9 Phổ huỳnh quang tinh thể K2YF5:0,33Tb3+,xSm3+, x = 0; 0,33; 0,67 1,67 101 Hình 5.10 Sự chồng lấn phổ phát xạ ion Tb3+ phổ kích thích ion Sm3+ chúng pha tạp đơn tinh thể K2GdF5 102 Hình 5.11 Giản đồ biểu diễn trình truyền lượng từ ion Tb3+ sang ion Sm3+ tinh thể K2YF5 đồng pha tạp Tb3+ Sm3+ 102 Hình 5.12 Đường cong FD chuyển dời 5D4→7F5 K2GdF5:0,33 mol% Tb3+ K2GdF5: :0,33 mol% Tb3+;1,67mol% Sm3+ 103 Hình 5.13 Đường cong FD chuyển dời 5D4→7F5 (Tb3+) tinh thể K2GdF5:Tb3+ tinh thể K2GdF5:Tb3+,Sm3+ 104 Hình 5.14 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc tỷ số τ(Tb,Sm)/τ(Tb) theo: C3/3; C6/3; C8/3 C10/3 106 Hình 5.15 Giản đồ tọa độ màu CIE tinh thể K2YF5 đồng pha tạp Tb3+ Sm3+ 108 Hình 5.16 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ huỳnh quang theo nồng độ Sm3+ đồ thị biểu diễn phụ thuộc log(I/C) theo log(C) 109 Hình 5.17 Đường cong FD mức 4G5/2 ion Sm3+ pha tạp với nồng độ 0,1 mol% trong: tinh thể K2YF5; K2GdF5 thủy tinh TAB 110 Hình 5.18 Các kênh phục hồi ngang Sm3+ K2GdF5 114 Hình 5.19 Các kênh phục hồi ngang ion Dy3+ thủy tinh TAB 114 Hình 5.20 Các đường cong FD Sm3+ K2YF5; K2GdF5;TAB Dy3+ thủy tinh TAB 116 Hình 5.21 Đồ thị biểu diễn thay đổi Q, τexp WDA theo nồng độ Sm3+ tinh thể K2YF5 118 Hình 5.22 Đường cong FD mẫu K2YF5:Sm TAB:Dy3+ làm khớp theo mô hình IH YT tổng quát 121 viii Hình 5.23 Đỉnh Boson mẫu thủy tinh TAB00 TABS050 123 HÌnh 5.24 Sự chồng chập mức lượng khuyết tật (NBO-) mức lượng ion Sm3+ thủy tinh telluroborate 124 Hình 5.25 Sự phụ thuộc tổng cường độ huỳnh quang mẫu thủy tinh TAB pha tạp 0,5 mol % Sm3+ theo nhiệt độ 124 129 Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng việt Võ Khánh Hưng, (2013), Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất quang thủy tinh borotellurite pha tạp Eu3+, Luận văn thạc sĩ Vật Lý, Viện Hàn Lâm Khoa Học Việt Nam Vũ Xuân Quang, Cường độ chuyển dời f-f ion đất hiếm, lí thuyết JuddOfelt ứng dụng, Bài giảng Phòng Quang phổ Ứng dụng Ngọc học (Viện Khoa học Vật liệu), Phòng Vật lý Ứng dụng (Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang), lớp cao học Vật lý Nha Trang 5/2008, lớp học lần thứ Nhiệt huỳnh quang Đồng Hới 7/2008 Vũ Xuân Quang, (2012), Lý thuyết Judd-Ofelt Quang phổ vật liệu chứa Đất hiếm, Danang-ICSA, 52-72 Ngô Quang Thành, 2008, Nghiên cứu tượng phát quang cưỡng nhiệt số vật liệu rắn ứng dụng đo liều xạ, Luận án tiến sĩ Vật lý, Viện Vật lý Điện tử, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Phạm Văn Tường, (2007), Vật liệu vô cơ, NXB Đại học quốc gia Hà Nội Tài liệu tiếng anh Alajerami Y.S.M., Hashim S., Hassan W.M.S.W., Ramli A.T., Kasim A., (2012), Optical properties of lithium magnesium borate glasses doped with Dy3+ and Sm3+ ions, Physica B 407, 2398-2403 Amjad R.J., Sahar M.R., Ghoshal S.K., Dousti M.R., Arifin R., (2013), Sythesis and characterization of Dy3+ doped zinc-lead-phosphate glass, Opt Mater 35, 1103-1108 Arunkumar S , Krishnaiah K.V., Marimuthu K., Structural and luminescence behavior of lead fluoroborate glasses containing Eu3+ ions, (2013), Physica B 416, 88–100 Ayuni N., Halimah M K., Talib Z A., Sidek H A A., Daud W M., Zaidan A W., A Khamirul M., 2011, Optical Properties of Ternary TeO2-B2O3-ZnO Glass System, IOP Conf Series: Mater Sci Eng 17, 012027 10 Bahadur A., Dwivedi Y., Rai S.B., (2014), Enhanced luminescence and energy transfer study in Tb:Sm codoped lead fluorotellurite glass, Spectrochim Acta, Part A: Mol Biomole Spect, 11, 117-181 11 Basavapoornima Ch., Ratnakaram Y.C., (2009), Luminescence and laser transition studies of Dy3+:K-Mg-Al fluorophosphate glasses, Physica B 404, 235-242 12 Bigotta S., Tonelli M., Cavalli E., Belltti A., (2010), Optical spectra of Dy3+ in KY3F10 and LiLuF4 crystalline fibers, J.Lumin 130, 13-17 13 Binnemans K., Interpretation of europium(III) spectra, 2015, Coordination Chemistry Reviews 295, 1–45 14 Bourhis E.L., (2008), Glass: Mechanics and Technology Wiley-VCH: Weinheim, Germany 130 15 Brian M.W., (2006), Judd-Ofelt theory: principles and practices, NASA Langley Research Center Hampton, VA 23681 USA 16 Brik M.G., Ishii T., Tkachuk A.M., Ivanova S.E., Razumova I.K., (2004), Calculations of the transition intensities in the optical spectra of Dy3+:LiYF4, J Alloys Compd 374, 63-68 17 Byrappa K., Yoshimura M., (1998), Hydrothermal Shynthesis and Crystal Growth of Fluorides, Handbook of Hydrothermal Technology, 511 18 Carnall W.T., Fields P.R., Rajnak K., (1968), Electronic Energy Levels in the Trivalent Lanthanide Aquo Ions Pr3+, Nd3+, Pm3+, Sm3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ and Tm3+, J Chem Phys, Vol 49, No 10, 4424-4441 19 Carnall W.T., (1978), Energy Level Structureand Transition Probabilities in the Spectra of the Trivalent Lanthanides in LaF3, Department of Physics The Johns Hopkins University 20 Carnall W.T., Fields P.R., Rajnak K., (1968), Electronic Energy Levels in the Trivalent Lanthanide Aquo Ions II Gd3+, J Chem Phys 49, 4443-4446 21 Carnall W.T., Fields P.R., Rajnak K., (1968), Electronic Energy Levels in the Trivalent Lanthanide Aquo Ions III Tb3+, J Chem Phys 49, 4447-4449 22 Chang Ch.K., Chen T.M., (2007), Sr3B2O6:Ce3+,Eu2+: A potential single-phased white-emitting borate phosphor for ultraviolet light-emitting diodes, Appl Phys Lett 91, 081902 23 Cheng Z.D., Wei Ch.G., Liang L.Z., Guo S.Z., Bei Q.J., (2008), Spectroscopic Properties and Energy Transfer in Tb3+-Sm3+ Co-Doped Oxyfluoride Glasses, Act Photonica Sinica 37, 71-73 24 Chen D., Wang Y., Yu Y., Ma E., Liu F., 2007, Fluorescence and Judd-Ofelt analysis 3+ of Nd ions in oxyfluoride glass ceramics CaF2 nanocrystals, J Phys Chem Solids 68, 193200 25 Clark R.A., (2012), Intrinsic Dosimetry: Properties and Mechanisms of Thermoluminescence in Commercial Borosilicate Glass, Degree Doctor of Philosophy, University of Missouri, USA 26 Deun R.V., Binnemans K., Walrand C.G., Adam J.L., (1999), Judd–Ofelt intensity parameters of trivalent lanthanide ions in a NaPO3–BaF2 based fluorophosphate glass, J Alloys Compd 283, 59-65 27 Dhiraj K Sardar D.K., William M Bradley W.M., Raylon M Yow R.M., John B Gruber J.B., Zandi B., (2004), Optical transitions and absorption intensities of Dy3+(4f9) in YSGG laser host, J Lumin 106, 195–20 28 Do P.V., Tuyen V.P., Quang V.X., Thanh N.T., Ha V.T.T., Khaidukov N.M., Lee Y.I., Huy B.T., (2012), Judd–Ofelt analysis of spectroscopic properties of Sm3+ ions in K2YF5 crystal, J Alloys Compd 520, 262-265 131 29 Do P.V., Tuyen V.P., Quang V.X., Thanh N.T., Ha V.T.T, N.M Khaidukov Marcazzó J., Lee Y.I., B.T Huy , (2013), Optical properties and Judd–Ofelt parameters of Dy3+doped K2GdF5 single crystal, Opt Mater 35, 1636-1641 30 Do P.V., Tuyen V.P., Quang V.X., Thanh N.T., Optical properties of Sm3+in K2GdF5 single crystal, 2014, Proceeding, Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy and Applications VIII, 591-596 31 Dzik G.D., Solarz P., Romanowski W.R., Beregi E., Kovacs L., Dysprosium-doped YAl3(BO3)4 crystals: an investigation of radiative and non- radiative processes, J Alloys Compd 359, 51-58 32 Dzik G.D., Romanowski W.R., Palatnikov M.N., Sidorov N.V., Kalinnikov V.T., (2004), Dysprosium-doped LiNbO3 crystal Optical properties and effect of temperature on fluorescence dynamics, J Mol Struct 704, 139-144 33 Faria L.O., Lo D., Kui H.W., Khaidukov N.M., Nogueira M.S., (2004), Thermoluminescence response of K2YF5:Tb3+ crystals to photon radiation fields, Radiat Prot Dosim 34, 1-4 34 Florez A., Martinez J.F., Florez M., Porcher P., 2001, Optical transition probabilities and compositionnal dependence of Judd-Ofelt parameters of Nd3+ ions in fluoroindate glasses, J Non-Cryst Solids 284,261-267 35 Fujita K., (1999), Optical and magneto-optical properties of rare earth ion in noncrystalline oxide, Doctoral Thesis, Kyoto, University, Japan 36 García Solé J., Bausá L.E., and Jaque D., (2005), An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids, Universidad Autonoma de Madrid, Madrid, Spain John Wiley and Son, Ltd 37 Greaves G.N., Sen N., (2007) Inorganic glasses, glass-forming liquids and amorphizing solids Advances in Physics, 56, 1-166 38 Gusowski M.A., Gągor A., Gusowska M.T., Romanowski W.R., (2006), Crystal structure and vibrational properties of new luminescent hosts K3YF6 and K3GdF6, J Solid State Chem 179, 3145-3150 39 Hanh H.K., Khaidukov N M., Makhov V.N., Quang V.X., Thanh N.T., Tuyen V.P., (2010), Thermoluminescence properties of isostructural K2YF5 and K2GdF5 crystals doped with Tb3+ in response to α, β and X-ray irradiation, Nucl Instrum Methods Phys Res., Sect B 268, 3344–3350 40 Hehlen M.P., Brik M.G., Kramer K.W., (2013), 50th anniversary of the Judd–Ofelt theory: An experimentalist’s view of the formalism and its application, J Lumin 136, 221– 239 41 Huy B.T., Seo M.H., Lim J.M., Lee Y.I., Thanh N T., Quang V X., Hoai T T., Hong N A., (2011), Application of the Judd–Ofelt Theory to Dy3+ -Doped Fluoroborate/Sulphate Glasses, J Korean Chem Soc 59, 3300-3307 132 42 Inokuti M., Hirayama F., (1965), Influence of Energy Transfer by the Exchange Mechanism on Donor Luminescence, J Chem Phys 43, 1979-1989 43 Jamalaiah B.C., Kumar M.V., Gopal K.R., (2011), Fluorescence properties and energy transfer machanism of Sm3+ ions in lead telluroborate glasses, Opt Mater 33, 16431647 44 Jayasimhadri M., Cho E.J., Jang K.W., Lee H.S., Kim S.I., (2008), Spectroscopic properties and Judd-Ofelt analysis of Sm3+ doped lead-germanate –tellurite glasses, J Phys D: Appl Phys 41, 1-7 45 Jayassankar C.K., Babu P., (2000), Optical properties of Sm3+ ions in lithium borate and lithium fluoroborate glasses, J Alloys Compd 307,82-95 46 Jayasankar C.K., Rukmini E., (1997), Spectroscopic investigations of Dy3+ in borosulphate glasses, Physica B 240, 273-288 47 Judd B.R., (1962), Optical Absorption intensities of rare earth ions Phys Rev,127, 750-761 48 Kaczkan M., Boruc Z., Turczyński S., Malinowski M., Effect of temperature on the luminescence of Sm3+ ions in YAM crystals, J Alloys Compd 612, 149-153 49 Kamitsos E.I., Chryssikos G.D., (1991), Borate glass structure by Raman and infrared spectroscopies, J Mol Struct 247, 1-16 50 Karunakaran R.T., Marimuthu K., Babu S.S., Arumugam S., (2009), Structural, optical and thermal investigations on Dy3+ doped NaF-Li2O-B2O3 glasses, Physica B 404, 3995-4000 51 Karunakaran R.T., Marimuthu K., Babu S.S., Arumugam S., (2010), Dysprosium doped alkali fluoroborate glasses-Thermal, structural and optical investigations, J Lumin 130, 1067-1072 52 Ke W.Ch., Lin Ch.Ch., Liu R.Sh., Kuo M.Ch., (2010), Energy Transfer and Significant Improvement Moist Stability of BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+ as a Phosphor for White Light-Emitting Diodes, J Electrochem Soc 157, 307-309 53 Kharbache H., (2008), Propriétés de fluorescence de l’ion Eu3+ dans K2(Y,Gd)F5: Analyse des couplages Eu3+-Eu3+ et des mécanismes de division de photons, These Docteur D’universite 54 Kharitonov Y A., Gorbunov Y A., and Maksimov B A., (1983), The crystalstructure of potassium yttrium fluoride K2YF5 Kristallografiya 28, 1031–1032 55 Konijnendijk W.L., Stevels J.M., (1975), The structure of borate glasses studied by Raman scattering J Non-Cryst Solids18, 307-331 56 Kristianpoller N., Weiss D., Khaidukov N., Makhov V., Chen R., (2008), Thermoluminescence of some Pr3+ doped fluoride crystals, Radiat Meas 43, 245–248 57 Lahoz F., Martin I.R., Mendoza U.R.R., Iparraguirre I., Azkargorta J., Mendioroz A., Balda R., Fernandez J., Lavin V., (2005), Rare earths in nanocystalline glass-ceramics, Opt Mater 27, 1762-1770 133 58 Lai L.P., Sheng W.S., Ling Z.S., Jun Z.F., Zheng X., (2012), Ca2BO3Cl:Ce3+,Tb3+: A novel tunable emitting phosphor for white ligh-emitting diodes, Chin Phys B 21, 127804 59 Lavin V., Martin I.R., Jayasankar C.K., Troster Th., (2002), Pressure-induced energy transfer processes between Sm3+ ions in lithium fluoroborate glasses, Phys Rev B 66, 064207 60 Li J., Wang J., Han S., Guo Y., Wang Y., (2012), Growth and spectral properties of 3+ Sm :YAl3(BO3)4 crystal, J Chin Ceramic Society 40, 601-605 61 Li Y., Yin M., Dong N., Makhov V.N., Khaidukov N.M., Krupa J.C., (2004), Spectra analysis of Tm3+ in K2YF5, J Phys Chem Solids 65, 1059-1063 62 Liang X., Yang Y., Zhu Ch., Yuan S., Chen G., Pring , Xia F., (2007), Luminescence properties of Tb3+-Sm3+ codoped glasses for white light emitting diodes, Appl Phys Lett 91, 091104 63 Lin H., Yang D., Liu G., Ma T., Zhai B., An Q., Yu J., Wang X., Liu X., Pun E.Y.B, (2005), Optical absorption and photoluminescence in Sm3+- and Eu3+-doped rare-earth borate glasses, J Lumin 113, 121-128 64 Lin J., Liu X., (2007), LaGaO3:A (A = Sm3+ and/or Tb3+) as promising phosphors for field emission displays, J Mater Chem 18, 221-228 65 Liu W., Zhang Q., Sun D., Luo J., Gu Ch., Jiang H., Yin S., (2011), Crystal growth and spectral properties of Sm:GGG crystal, J Cryst Growth 331, 83-86 66 Loncke F., (2010), Magnetic resonance study of dopant related defects in X-ray storage phosphors, Universiteit Gent, Ghent, Belgium 67 Loncke F., Zverev D., Vrielinck H., Khaidukov N M., Matthys P., and Callens F., (2007), K2YF5 crystal symmetry determined by using rare-earth ions as paramagnetic probes Phys Rev B 75:144427 68 Mahamuda Sk., Swapna , Packiyaraj P., Rao A.S., Prakasha G.V., (2014), Lasing potentiallities and white generation capabilities of Dy3+ doped oxy-fluoroborate glasses, J Lumin 153, 382-392 69 Maheshvaran K., Linganna K., Marimuthu K, (2011), Composition dependent structural and optical of Sm3+ doped boro- tellurite glasses, J Lumin 131, 2746-2753 70 Maheshvaran K., Veeran P.K., Marimuthu K., 2013, Structural and optical studies on Eu-doped doped boro-tellurite glasses, Solid State Sci 17, 54-62 71 Makhov V.N., Khaidukov N.M., Lo D., Kirm M., Zimmerer G., (2003), Spectroscopic properties of Pr3+ Luminescence in complex flouride crystals, J Lumin 102103, 638-643 72 Martin N., Mahiou R., Boutinaud P., Cousseins J.C., (2001), A spectroscopic study of K2YF5:Pr3+, J Alloys Compd 323-324, 303-307 73 Minakova N.A., Zaichuk A.V., Belyi Y.I., (2008), The structure of borate glass Glass Ceram 65, 70-73 134 74 Ngoc T, Tuyen V.P., Do P.V, (2014) Optical properties of Sm3+ ions in borate glass, VNU J Science, Math - Phys Vol 30, No 1, 24-31 75 Nieto J.A., Khaidukov N.M., ríguez A.S., Vega J.C.A., (2007) Thermoluminescence of terbium-doped double fluorides, Phys Rev B 263, 36–40 76 Ning X., Matthieu W., Liu A.J, Nagel S.R., (2007), Excess Vibrational Modes and the Boson Peak in Model Glasses, Phys Rev Lett 98, 175502 77 Ofelt G.S., (1962) Intensities of crystal spectra of rare earth ions, J Chem Phys, 37, 511-520 78 Parisi D., Toncelli A., Toncelli M., Cavalli E., Bovero E., Belleti A., (2005), Optical spectroscopy of BaY2F8:Dy3+, J Phys.: Condens Matter, 2783-2790 79 Pauling L., 1960, The nature of the chemical bond and the structure of molecules and crystals, Cornell University press 80 Pavani P.G., Sadhana K., Mouli V.C., (2011), Optical, physical and structural studies of boro-zinc tellurite glasses, Physica B 406, 1242-1247 81 Praveena R., Ratnakaram Y.C., (2007), Photoluminescence and energy transfer studies of Dy3+ doped fluorophosphate glasses, Spectrochim Acta, Part A 70, 577-586 82 Rada S., Dan V., Rada M., Culea E., (2010), Gadolinium-environment in boratetellurate glass ceramics studied by FTIR and EPR spectrscopy, J Non-Cryst Solids 356, 474-479 83 Rajesh D., Ratnakaram Y.C., Seshadri M., Balakrishna A., Krishna T.S., (2012), Structural and luminescence properties of Dy3+ ions in strontium lithium bismuth glasses, J Lumin 132, 841-849 84 Rajesh D., Balakrishna A., Ratnakaram Y.C., (2012), Luminescence, stuctural and dielectric properties of Sm3+ impurities in strontium lithium borate glasses, Opt Mater 35,108-116 85 Raju G.S.R., Jung H.C., Park J.Y., Chung J.W., Moon B.K., Jeong J.H., Son S.M., Kim J.H., (2010), Sintering temperature effect and luminescent properties of Dy3+:YAG nanophosphor, Journal Of Optoelectronics and Advanced Materials, 12, 1273-1278 86 Rao K.J., (2002) Structural Chemistry of Glasses, Elsevier Science Ltd Oxford 87 Rao Ch.S., Jayasankar C.K., (2013), Spectroscopic and raditive properties of Sm3+doped K-Mg-Al phosphate glasses, Opt Commun 286, 204-210 88 Ratnakaram Y.C., Naidu D.T., Kumar A.V., Gopal N.O., (2005), Influence of mixed akalies on absorption and emission properties of Sm3+ ions in borate glasses, Physica B 358, 296-307 89 Ratnakaram Y.C., Balakrishna., Rajesh D., Seshadri M., (2012), Influence of modifier oxides on spectroscopic properties of Sm3+ doped lithium fluoroborate glass, J Mol Struct 1028, 141-147 135 90 Ravi O., Reddy C.M., Reddy B.S., Raju B.D.P., (2014), Judd-Ofelt analysis and spectral properies of Dy3+ doped niobium containing tellurium calcium zinc borate glasses, Opt Commun 312, 263-268 91 Ravi O., Reddy C.M., Manoj L., Raju B.D.P.,(2012), Structural and optical studies of 3+ Sm ions doped niobium borotellurite glasses, J Mol Struct 1029, 53-59 92 Reddy C.M., Dillip G.R., Raju B.D.P.,(2011), Spectroscopic and photoluminnescence characteristics of Dy3+ ions in lead containing sodium fluoroborate glasses for laser materials, J Phys Chem Solids 72,1336-1441 93 Reisfeld R., Jorgensen C.K., (1987), Excited state phenomena in materials Handbook in the Physics and Chemistry of Rare Earth, chapter 58, Elsevier Science Publishers 94 Saleem S.A., Jamalaiah B.C., Jayasimhadri M., Rao A.S., Jang K., Moorthy L.R., (2011), Luminnescent studies of Dy3+ ion in alkali lead tellurofluoroborate glasses, J Quant Spectrosc Radiat Transfer 112, 78-84 95 Solarz P., Romanowski W.R., (2005), Luminescence and energy transfer processes of 3+ Sm in K5Li2LaF10:Sm3+- K5Li2SmF10 single crystals, Phys Rev B 72, 075105 96 Song E., Zhao W., Zhang W., Ming H., Yi Y., Zhou M., (2010), Fluorescence emission spectrum and energy transfer in Eu and Mn co-doped Ba2Ca(BO3)2 phosphors, J Lumin 130, 2495-2499 97 Song Y., Liu Q., Zhang X., Fang X., Cui T., (2013), The effect of Eu2+ doping concentration on luminescence properties of Sr3B2O6:Eu2+ yellow phosphor, Mater Res Bull 48,3687-3690 98 Su Z.J., Yang Z.X., Shi S.J., Hong C.L., Ping L.X., Jui C.B., (2012), Reddish orange long-lasting phosphorescence in K2Y3F10:Sm3+ for X-Ray or cathode ray tubes, Chin Phys Lett 29, 017101 99 Suhasini T., Kumar J.S., Sasikala T., Jang K., Lee H.S., Jayasimhadri M., Jeong J.H., Yi S.S., Moorthy L.R., (2009), Absorption and fluorescence properties of Sm3+ ions in fluoride containing phosphate glasses, Opt Mater 31, 1167-1172 100 Sundari S.S., Marimuthu K., Sivraman M., Babu S.S.,(2010), Composition dependent structural and optical properties of Sm3+ -doped sodium borate and sodium fluoroborate glasses, J Lumin 130, 1313-1319 101 Swapna K., Mahamuda Sk., Rao A.S., Jayasimhadri M., Sasikala T., Moorthy L.R., (2013), Visible fluorescence characteristics of Dy3+ doped zinc alumino bismuth borate glasses for optoelectronic devices, Ceram Int 39, 8459-8465 102 Takada A., Catlow C.R.A., Price G.D., (2003), 'Computer synthesis' of B2O3 polymorphs Phys Chem Glasses, 44, 147-149 103 Thanh N.T., Quang V.X., Tuyen V.P., Tam N.V., Hayakawa T., Huy B.T., (2012), Role of charge transfer state and host matrix in Eu3+-doped alkali and earth alkali fluoroaluminoborate glasses, Opt Mater 34, 1477–1481 136 104 Thomas D.P., (2014) Spectroscopic properties and Judd-Ofelt analysis of BaY2F8:Sm3+, J Opt Soc Am B: Opt Phys 31, 1777-1789 105 Thomas S., George R., Rasool Sk.N., Rathaiah M., Venkatramu V., Joseph C., Unnikrishnan N.V., (2013), Optical properties of Sm3+ ions in zinc potassium fluorophosphate glasses, Opt Mater 36, 242-250 106 Tuyen V.P., Do P.V., Khaidukov N.M., Thanh N.T., 2012, Energy transfer studies of Dy3+ ions doped K2GdF5 crystal, VNU J Science, Math - Phys 28,112-116 107 Tuyen V.P., Do P.V., Quang V.X., Nicholas M Khaidukov N.M, Makhov V.N., Thanh N.T., Ha V.T.T., (2011), Tb3+/Sm3+ codoped K2YF5 and K2GdF5 crystals: Optical properties and energy transfer mechanism, Proceeding, International conference on spectroscopy and applications, Nha Trang 52-60 108 Tuyen V.P., Hayakawa T., Nogami M., Duclere J.R., Thomas P., 2010, Fluorescence Line Narrowing Spectroscopy of Eu3+ in Zinc–Thallium–Tellurite Glass, J Solid State Chem 183, 2714-2719 109 Verweij J.W.M, (1991), Luminescence of metal ions in the crystalline and in the glass phase Doctoral Thesis, Netherland 110 Vijaya N., Kumar K.U., Jayasankar., (2013), Dy3+ doped zinc fluorophosphate glasses for white luminescence appications, Spectrochim Acta, Part A 113, 145-153 111 Walrand C.G, Binnemans K., (1998), Spectral intensities of f-f transitions Handbook on the physics and chemistry of Rare Earths Vol 25 Elsevier 112 Wang D., Yin M., Xia S., Khaidukov N., Makhov V., Krupa J.C., (2003) Upconversion fluorenscence of Nd3+ ions in K2YF5 single crystal, J Alloys Compd 361, 294-298 113 Wang D., Guo Y., Wang Q., Chang Z., Liu J., Luo J., (2009), Judd-Ofelt analysis of spectroscopic properties of Tm3+ in K2YF5 crystal, J Alloys Compd 474, 23-25 114 Wang D., Yin M., Xia S., Makhov V.N., Khaidukov N.M., Krupa J.C., (2004), Upconversion fluorescence of Er3+ trace impurity ions and Raman study in K2YF5:0,1mol Tm3+ single crystal, J Alloys Compd 368, 337-341 115 Wang G.Q., Lin Y.F., Gong X.H., Chen Y.J., Huang J.H., Luo Z.D., Huang Y.D., (2014), Polarized spectral properties of Sm3+:LiYF4 crystal, J Lumin 147, 23-26 116 Wang Y., Li J., Zhu Z., You Z., Xu J., Tu C., (2014), Mid-infrared emission in Dy:YAlO3 crystal, Opt Mater 4, 1104-1111 117 Wells J.P.R., Yamaga M., Han T.P.J., Gallagher H.G., Honda M., 1999, Polarized laser excitation, electron paramagnetic resonance, and crystal-field analyses of Sm3+-doped LiYF4, Phys Rev B 60, 3849- 3855 118 Windisch J.C.F., Risen J.W.M, (1982), Vibrational spectra of oxygen- and boronisotopically substituted B2O3 glasses J Non-Cryst Solids 48, 307-323 137 119 Xia Z., Liu R.S., (2012), Tunable Blue-Green Color Emission and Energy Transfer of Ca2Al3O6F:Ce3+,Tb3+ Phosphors for Near-UV White LEDs, J Phys Chem C 112, 1560415609 120 Xiong H.H., Shen L.F., Pun E.Y.B, Lin H., (2014), High-efficiency fluorescence radiation of Dy3+ in alkaline earth borate glasses, J Lumin 153, 227-232 121 Yang K.H., Kim E.S., Shi L., Makhov V.N., Seo H.J., (2009), Luminescence properties of Eu3+ ions in K2YF5 crystals, Opt Mater 31, 1819-1821 122 Ye R., Cui Z., Hua Y., Deng D., Zhao S., Li Ch., Xu S., (2011), Eu2+/Dy3+ co-doped white light emission glass ceramics under UV light excitation, J Non-Cryst Solids 357, 2282-2285 123 Yin M., Li Y., Dong N., Makhov V.N., Khaidukov N.M., Krupa J.C., (2003), Spectroscopic studies and crystal field calculation for Nd3+ in single crystal K2YF5, J Alloys Compd 353, 95-101 124 Zhang X., Fei L., Shi J., Gong M, (2011), Eu2+-activated Ba2Mg(BO3)2 yellowemitting phosphors for near ultraviolet-based light-emitting diodes, Physical B 406, 26162620 125 Zhang J., (2004), Raman spectrum and thermal stability of a newly developed TeO2BaO-BaF2-La2O3-LaF3 glass, J Mater Sci Technol 20, 527-530 126 Zhao Z., (2012), Pulsed Laser Deposition and Characterisation of Rare Earth Doped Glass-polymer Optical Materials, degree of Doctor of Philosophy, University of Leeds 127 Zhao D., Qiao X., Fan X., Wang M., (2007), Local vibration aruod rare earth ions in SiO2-PbF2 and glass ceramics using Eu3+ probe, Physical B 395, 10-15 128 Zhong J, Liang H., Han B., Tian Z., Su Q., Tao Y, (2008), Intensive emission of Dy3+ in NaGd(PO3)4 for Hg-free lamps application, Opt Express 16, 7508-7515 129 Zhoua W., Zhang Q., Xiao J., Luo J.Q., Liu W., H., Yin S., (2010), Sm3+-doped (Ca,Mg, Zr)GGG crystal: A potential reddish-orange laser crystal, J Alloys Compd 491, 618-622 130 Zulfiqar Sd., Ahamed A., Reddy C.M., Raju B.D.P., (2013), Structural, thermal and optical investigations of Dy3+ doped containing lithium fluoroborate glasses for simulation white light, Opt Mater 35, 1385-1394 131 Padlyak B., Drzewiecki., (2013), Spectroscopy of the CaB4O7 and LiCaBO3 glasses, doped with terbium and dysprosium, J Non-Cryst Solids 367, 58–69 132 Martin I.R., Rodriguez V.D., Mendoza U.R.R., Lavin V., (1999), Energy transfer with migration Generalization of the Yokota–Tanimoto model for any kind of multipole interaction, J Chem Phys 111, 1191-1194 133 Dieke G.H., Crosswhite H.M., Spetra and energy Levels of Rare Earth Ions in Crystals, Interscience Publishers, New York, 1968 134 Jorgensen C.K., Modern Aspects of Ligand- Field Theory, North-Holland Pub Co, Amsterdam, 1971 138 135 Reisfeld R., Eyal M., Jorgensen C.K, (1986), Comparison of laser properties of rare earths in oxide anf fluorde glass, Journal of the Less-Common Metals, 126, 187-194 136 Basavapoornima Ch., Jayasankar C.K., (2014), Spectroscopic and photoluminescence properties of Sm3+ ions in Pb–K–Al–Na phosphate glasses for efficient visible lasers, J Lumin 153, 233–241 137 Lim K.S., Vijaya N., Kesavulu, Jayasankar C.K., (2013), Structural and luminescence properties of Sm3+ ions in zinc fluorophosphate glasses, Opt Mater 35, 1557–1563 138 Arunkumar S., Marimuthu K., (2013), Concentration effect of Sm3+ ions in B2O3– PbO–PbF2–Bi2O3–ZnO glasses – Structural and luminescence investigations, J Alloys Compd 565, 104–114 139 Weber Ph.D, Marvin J, (2001), Handbook of laser, Lawence Berkeley National Laboratory, University of California, Berkeley, California 140 Lavín V., Venkatramu V, Babu P., Martín I.R., Santiuste J.E.M., Tröster Th., Sievers W., Wortmann G., Jayasankar C.K., (2010), Role of the local structure and the energy trap centers in the quenching of luminescence of the Tb3+ ions in fluoroborate glasses: A high pressure study, J Chem Phys 132, 114505, (11pp) 141 Praveena R., Venkatramu V., Babu P., Jayasankar C.K., Tröster Th., Sievers W., Wortmann G, (2009), Luminescence properties of Sm3+ -doped P2O5–PbO–Nb2O5glass under high pressure, J Phys.: Condens Matter 21, 035108 (9pp) 142 Moener W.E., (1988), Persistent spectral Hole Burning: Science and Topics in Current Physics, 44 Springer 143 applications, Phan Van Do., Vu Phi Tuyen., Vu Xuan Quang., Le Xuan Hung., Luong Duy Thanh., Tran Ngoc., Ngo Van Tam., Bui The Huy, Investigation of spectroscopy and the dual energy transfer mechanisms of Sm3+-doped telluroborate glasses, Opt Mater 55 (2016) 62–67 144 Jyothi J., Upender G., Kuladeep R., Rao D.N., Structural, thermal, optical properties and simulation of white light of titanium-tungstate-tellurite glasses doped with dysprosium, Mater Res Bull 50 (2014) 424–431 145 Stambouli W., Elhouichet H., Gelloz B., Ferid M., Koshida N., Energy transfer induced Eu3+ photoluminescence enhancement in tellurite glass, J Lumin 132 (2012), 205209 146 Lourenco S.A., Dantas N.O., Serqueira E.O, Ayta W.E.F., Andrade A.A., Filadelpho M.C., Sampaio J.A., Bell M.J.V., M.A Pereira-da-Silva M.A., Eu3+ photoluminescence enhancement due to thermal energy transfer in Eu2O3-doped SiO2–B2O3–PbO2 glasses system, J Lumin 131(2011), 850-855 147 Tikhomirov V.K., Rochin S., Montagna M., Ferrari M., Furniss D., Intrinsic Defect Related Photoluminescence in TeO2-Based Glasses Phys Stat Sol 187 (2001), R4-R6 148 Tichomirov V.K., Seddon A.B, Furniss D., Ferrari M., Intrinsic defects and glasses stability in Er3+ doped TeO2 glasses and the implications for Er3+ -doped tellurite fiber amplifiers, J Non-Cryst Solids (2003) 296-300 139 149 Yang Y., Chen B., Wang C., Zhong H., Cheng L., Sun J., Peng Y., Zhang X., Investigation on structure and optical properties of Er3+, Eu3+ single-doped Na2O– ZnO– B2O3–TeO2 glasse, Opt Mater 31 ( 2008) 445 150 Rada S., Culea M., Culea E., Structure of TeO2.B2O3 glasses inferred from infrared spectroscopy and DFT calculations, J Non-Cryst Solids 354 (2008) 5491 151 Tikhomirov V.K., Jha A., Perakis A., Serantopoulou E., Naftaly M., Krasteva V., Li R., Seddom A.B., An interpretation of the Boson peak in rare-earth ion doped glasses, J NonCryst Solids (1999) 89-94 152 Annapurna K., Dwivedi R.N., Kumar A., Chaudhuri A.K., Buddhudu S., Temperature dependent luminescence characteristics of Sm3+-doped silicate glass, Spectrochim Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 56 (2000) 103-109 153 Malinowski M., Jacquier B., Boulon G., Woliński W., Fluorescence quenching in Sm3+ doped KYP4O12 crystals, J Lumin 39 (1988), 301-311 154 Podberezskaya N.V., Borisov S.V., Alekseev V.I., Tzejtlin M.N., Kurbanov H.M., Crystal structure of potassium erbium pentafluoride K ErF , Zh Strukt Khim., 23(1982) 158-160 155 Güde K., Hebecker C., Preparation and X-Ray Studies on K LnF -Type Compounds, Z Naturforch., 40b (1985) 864 156 Mahiou R., Metin J., Fournier M.T., Cousseins J.C., Jaquier B., Luminescence and energy transfer in a one-dimensional compound: K2GdF5, J Lumin 43 (1989) 51-58 140 Phụ lục Tính toán lực vạch chuyển dời MD Quy tắc lọc lựa lý thuyết JO Tính toán lực vạch chuyển dời MD Với việc sử dụng quy tắc lọc lựa: J’ = J, J’ = J – J’ = J + 1, thu ba trường hợp khác phần tử ma trận chuyển dời MD: (1) J = J’   1/ f nJ L  2S f n ' J '  g J ( J  1)(2 J  1) (P1.1) g hệ số Lande, cho g  1 J ( J  1)  L( L  1)  S ( S  1) J ( J  1) (P1.2) Hệ số g mô tả mô men từ hiệu dụng nguyên tử electron, L mô men góc quỹ đạo, S mô men góc spin, L S kết hợp lại để đưa mô men góc tổng cộng J (2) J’ = J –   f nJ L  2S f n ' J ' 1    ( S  L  J  1)(S  L  J  1)( J  S  L)( J  L  S )  4J  1/ (P1.3) (3) J’ = J + 1:   f nJ L  2S f n ' J '    ( S  L  J  2)(S  J   L)( L  J   S )(S  L  J )  4( J  1)  1/ (P1.4) Quy tắc lọc lựa lý thuyết JO Chuyển dời lưỡng cực điện:ΔS = 0, ΔL ≤ 6, ΔJ ≤ (với J = J’ = 2,4,6) Chuyển dời lưỡng cực từ:ΔS = 0, ΔL = 0, ΔJ = 0; ± (chuyển dời có J = J’ = bị cấm) Chuyển dời tứ cực điện chuyển dời siêu nhạy: ΔS = 0, ΔL ≤ 2, ΔJ = ≤ Phụ lục Nguyên tắc tính thông số cường độ Ωλ từ phổ hấp thụ Chúng ta tính thông số cường độ Ωλ biết giá trị thực nghiệm lực dao động tử fexp ứng với dải hấp thụ Tuy nhiên, kết đáng tin cậy số dải hấp thụ nhiều Giá trị thực nghiệm lực dao động tử cho chuyển dời tính theo công thức: f exp  4,318  10 9 Cd  Ad (P2.1)  Ad diện tích dải hấp thụ, d chiều dài đường truyền quang học, C (mol/dm-3) nồng độ ion đất pha tạp tinh thể Thay giá trị fexp vào phương trình 1.21, thu phương trình: exp  2 U ( 2)  4 U ( 4)  6 U ( 6) đó:  exp  8 mc  n       f exp / n  3h (2 J  1)  3n     (P2.2) (P2.3) Nếu chuyển dời có tham gia chuyển dời ED MD, ta tính lực dao động tử ứng với chuyển dời ED theo công thức: fed = fexp – fmd (P2.4) Với phổ hấp thụ có N chuyển dời, có hệ phương trình: ( 2) exp   U1( 4)  6 U1( 6)   U1 ( 2) exp   U 2( 4)  6 U 2( 6)  2 U (P2.5) …………………………………… ( 2) exp  4 U n( 4)  6 U n( 6) n  2 U n Sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu để tìm giá trị Ωλ Sau đó, thay giá trị Ωλ vào phương trình (1.22), ta thu giá trị lực dao động tử tính toán fcal xác lực dao động tử thực nghiệm, đại lượng gọi lực dao động tử tính toán f cal Sai số tính toán đánh giá theo công thức:    f exp  f cal 2    rms   i  N 3     1/ N số chuyển dời sử dụng để tính thông số cường độ (P2.6) Phụ lục Phân tích thông số quang học theo lý thuyết JO Sử dụng thông số Ωλ chiết suất vật liệu, ta tiên đoán số tính chất phát xạ như: xác suất chuyển dời vạch phát xạ AJ’J; tỉ số phân nhánh phổ huỳnh quang βR; thời gian sống mức kích thích τR; tiết diện phát xạ cưỡng σ(λp) tiết diện phát xạ tích phân ΣJJ’ Ý nghĩa đại lượng giải thích sau: Xác suất chuyển dời từ trạng thái kích thích J xuống trạng thái J’ đặc trưng cho cường độ huỳnh quang chuyển dời J→J’: A( J , J ' )  Aed  Amd  64 4   n    S ed  n S md  n  3hc (2 J  1)      (P3.1) Tổng xác suất chuyển dời thời gian sống mức kích thích J: AT ( J )   AJJ ' (P3.2) J'  R (J )  AT ( J ) (P3.3) Hiệu suất lượng tử: sử dụng để đánh giá hiệu suất phát quang vật liệu, đại lượng đo tỉ số số photon phát số photon bị vật liệu hấp thụ trong thời gian Hiệu suất lượng tử tính theo công thức:   exp  cal (P3.4) Tỉ số phân nhánh: dùng tiên đoán cường độ tương đối dải huỳnh quang từ mức kích thích Tỉ số phân nhánh lý thuyết tính theo công thức: R (J  J ' )  AJJ ' AT ( J ) (P3.5) Tiết diện phát xạ cưỡng σ(λp) tiết diện phát xạ tích phân, ΣJJ’: đặc trưng cho khả phát xạ cưỡng chuyển dời phát xạ Các đại lượng xác định theo công thức sau:   (P )   4P  8cn eff  JJ '    AJJ '   2 AJJ ' 8cn (P3.6) (P3.7) đó, λp bước sóng xạ đỉnh, Δλeff độ rộng hiệu dụng chuyển dời tìm cách chia diện tích dải huỳnh quang cho độ cao trung bình [...]... là Nghiên cứu tính chất quang của ion đất hiếm Sm3+ và Dy3+ trong một số vật liệu quang học họ florua và oxit Mục tiêu chính của luận án là: + Chế tạo thủy tinh telluroborate pha tạp ion Dy3+ và Sm3+ + Nghiên cứu các tính chất quang học của các ion Sm3+ và Dy3+ pha tạp trong thủy tinh telluroborate và đơn tinh thể K2YF5, K2GdF5, từ đó nhận định các định hướng ứng dụng cho các vật liệu này + Nghiên. .. 79 4.6.1 Phổ huỳnh quang của Sm3+ 79 4.6.2 Phổ huỳnh quang của Dy3+ 83 4.6.3 Các thông số phát xạ của ion Sm3+ và Dy3+ 88 CHƢƠNG 5 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NĂNG LƢỢNG GIỮA CÁC ION RE3+ TRONG TINH THỂ VÀ THỦY TINH 94 5.1 Quá trình truyền năng lượng từ ion Gd3+ sang Sm3+ (Dy3+) trong K2GdF5 94 5.2 Truyền năng lượng từ ion Tb3+ sang Sm3+ trong các tinh thể... dời hấp thụ trong ion Sm3+ 64 Bảng 4.5 Lực dao động tử thực nghiệm và tính toán cho các chuyển dời hấp thụ trong ion Sm3+ 65 Bảng 4.6 Các thông số cường độ Ωλ và hệ số chất lượng quang phổ của ion Sm3+ trong một số nền 66 Bảng 4.7 Các thông số cường độ Ωλ và hệ số chất lượng quang phổ của ion Dy3+ trong một số nền 67 Bảng 4.8 Tính toán lực dao động tử cho một số chuyển dời hấp thụ trong ion Sm3+ 69 Bảng... hiện các nghiên cứu so sánh tính chất quang của ion Ho3+ hoặc Nd3+ trong nền thủy tinh florua và oxit c Đặc điểm quang phổ của các ion Sm3+ và Dy3+ Ion Sm3+ và Dy3+ có cấu hình 4f5 và 4f9 với các mức cơ bản 6H5/2 và 6H15/2 là các nguyên tố đất hiếm được sử dụng khá nhiều trong các ứng dụng thực tế như truyền thông dưới biển, khuếch đại quang, huỳnh quang chiếu sáng [95,78,100,68,139] Ngoài ra các ion này... các chuyển dời huỳnh quang trong ion Sm3+ được pha tạp 0,33 mol% trong tinh thể K2YF5 89 Bảng 4.15 Các thông số phát xạ của các chuyển dời huỳnh quang trong ion Sm3+ được pha tạp 0,33 mol% trong tinh thể K2GdF5 89 Bảng 4.16 Các thông số phát xạ của chuyển dời 4G5/2→6H7/2 trong ion Sm3+ với một số nền khác nhau 90 Bảng 4.17 Các thông số phát xạ của chuyển dời 4F9/2 → 6H13/2 trong ion Dy3+ với một số nền... thì chưa có nghiên cứu nào trong và ngoài nước về tính chất quang học của vật liệu K2YF5 và K2GdF5 pha tạp Sm3+ hoặc Dy3+ Trong luận án, chúng tôi sử dụng lý thuyết JO và mô hình IH để nghiên cứu tính chất quang học và quá trình truyền năng lượng của các ion Sm3+ hoặc Dy3+ được pha tạp trong các tinh thể này Ngoài ra, để so sánh tính chất quang ion RE3+ trong các nền khác nhau, chúng tôi còn nghiên cứu... truyền năng lượng giữa các ion RE3+, cụ thể là: truyền năng lượng từ ion Tb3+ sang Sm3+ khi chúng đồng pha tạp trong tinh thể K2Y(Gd)F5; truyền năng lượng giữa các ion Sm3+ hoặc Dy3+ trong tinh thể và trong thủy tinh Nội dung nghiên cứu + Nghiên cứu phương pháp chế tạo và chế tạo vật liệu thủy tinh telluroborate pha tạp Dy3+ và Sm3+ Nghiên cứu cấu trúc của các vật liệu được sử dụng trong luận án thông qua... Ngoài ra, Sm3+ và Dy3+ cũng là các ion được nghiên cứu khá nhiều cho các ứng dụng: thông tin quang học dưới biển, bộ nhớ mật độ cao, laser rắn (TbF3 :Sm3+, BaYb2F8 :Dy3+, LaF3 :Dy3+, LiYF4 :Dy3+) , khuếch đại quang [68,104,105,136,139] Đặc biệt đối với ion Dy3+, phổ huỳnh quang xuất hiện hai dải phát xạ mạnh và khá đơn sắc có màu vàng (yellow: Y) và xanh dương (blue: B), đường nối hai dải này trong giản... phương pháp nghiên cứu và kĩ thuật thực nghiệm được sử dụng trong luận án như: chế tạo vật liệu; nghiên cứu cấu trúc vật liệu; nghiên cứu phổ quang học của ion RE3+; xác định thời gian sống của các chuyển dời quang học trong các ion RE3+ Chƣơng 3 Trình bày một số kết quả nghiên cứu chế tạo và phân tích cấu trúc của vật liệu tinh thể K2YF5, K2GdF5 và thủy tinh telluroborate pha tạp ion Sm3+ và Dy3+ Các... trạng thái 4fn-15d và trạng thái 4fn của RE3+ trong vật liệu florua lớn hơn so với trong oxit Điều này sẽ giảm thiểu quá trình đa phonon, dẫn đến hiệu suất lượng tử trong vật liệu florua thường lớn hơn so với các vật oxit [95,104,115,135] Ảnh hưởng của trường tinh thể trong các tinh thể florua yếu và do đó sự tách mức Stark trong tinh thể florua yếu hơn trong oxit nhưng mạnh hơn so với các halogen khác