Nghiên cứu cấu trúc và tính chất huỳnh quang của vật liệu nano ZNOER3+ ứng dụng trong việc phát ánh sáng màu đỏ

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI Phan Bớch Ngc Phan Bớch Ngc VT LIU IN-IN T Nghiên cứu cấu trúc tính chất huỳnh quang vật liệu nanô zno : er3+ ứng dụng việc phát ánh sáng mầu đỏ LUN VN THC S KHOA HC CHUYấN NGHNH: KHOA HC V K THUT VT LIU IN T 2009 - 2011 H Ni 2011 B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI Phan Bớch Ngc Nghiên cứu cấu trúc tính chất huỳnh quang vật liệu nanô zno : er3+ ứng dụng việc phát ánh sáng mầu đỏ LUN VN THC S KHOA HC CHUYấN NGHNH: KHOA HC V K THUT VT LIU IN T NGI HNG DN: TS Trn Ngc Khiờm H Ni 2011 Lun thc s MC LC LI CM N Error! Bookmark not defined M U Error! Bookmark not defined CHNG I Lí THUYT TNG QUAN I.1 Gii thiu v hunh quang I.1.1 Vt liu hunh quang I.1.2 Vt liu hunh quang cú cu trỳc nano I.2 Vt liu ZnO 10 I.2.1 Cu trỳc tinh th ZnO 10 I.2.2 Cu trỳc vựng nng lng 14 I.2.3 Tớnh cht ca vt liu ZnO 16 I.2.4 Cu trỳc v tớnh cht ca vt liu nano ZnO .17 I.2.5 Tớnh cht quang ca ZnO 21 I.3 Cỏc nguyờn t t him .22 I.3.1 Cu trỳc in t cỏc nguyờn t t him .22 I.3.2 S tỏch mc nng lng ca ion 25 I.3.3 c tớnh quang ca ion t him 27 I.3.3.1 S phỏt x ca ion t him 28 I.3.3.2 Cỏc dch chuyn phỏt x v khụng phỏt x ca ion t him 29 I.3.3.3 S dp tt hunh quang 32 I.3.4 Ion Europium 33 I.3.5 Tp t him ZnO 34 CHNG II PHNG PHP THC NGHIM 36 II.1 Cỏc phng phỏp ch to vt liu nano ZnO Error! Bookmark not defined II.1.1 Phng phỏp nhit thy phõn 37 II.1.2 Phng phỏp solgel .38 II.2 Phng phỏp thc nghim ch to 39 II.2.1 To mu .40 II.2.2 Mt s phng phỏp nghiờn cu vt liu Error! Bookmark not defined Lun thc s II.2.2.1 Phng phỏp ph nhiu x tia X (XRD) 51 II.2.2.2 Phng phỏp nghiờn cu hỡnh thỏi b 52 II.2.2.3 Phng phỏp ph hunh quang (PL) 53 II.2.2.4 Phng phỏp ph kớch thớch hunh quang (PLE) 55 CHNG III MT S KT QU V THO LUN 56 III.1 Kho sỏt cu trỳc v tớnh cht ca ZnO dng ht .56 III.1.1 Kt qu o nhiu x tia X 56 III.1.2 Kt qu o SEM 58 III.1.3 Kt qu o ph hunh quang 60 III.2 Kho sỏt cu trỳc v tớnh cht ca vt liu ZnO:Eu3+ .62 III.2.1 Kho sỏt cu trỳc ca vt liu ZnO:Eu3+ 63 III.2.2 Kt qu o SEM 65 III.2.3 Kt qu o ph hunh quang 68 III.2.4 Kt qu nghiờn cu ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ ó x lý nhit .70 III.2.5 Kt qu nghiờn cu ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ phõn tỏn trờn nn silica 73 TI LIU THAM KHO 78 Lun thc s DANH MC CC CH VIT TT Ch vit tt Ting Anh Ting vit XRD X-rayDiffraction Ph nhiu x tia X SEM ScanningElectron Microscopy Hin vi in t quột PL Photoluminescence Ph hunh quang UV Ultraviolet T ngoi Lun thc s DANH MC CC BNG BIU Bng 1.1 Mi quan h gia s nguyờn t b mt v kớch thc ca ht 10 Bng 1.2 Cỏc c tớnh vt lý ca ZnO dng .16 Bng 1.3 Cỏc ion nguyờn t t him hoỏ tr 23 Bng 2.1 Bng nh lng cỏc cht s dng ch to mu 41 Bng 2.2 H mu ht ZnO 49 Bng 2.3 H mu ZnO:Eu3+ 50 Bng 2.4 H mu ZnO:Eu3+ Phõn tỏn SiO2 50 Bng 2.5 H mu mng ZnO:Eu3+:SiO2 50 Bng 3.1 Hng s mng v kớch thc ht ca cỏc mu ht ZnO c ch to ng vi nhit thy nhit khỏc Lun thc s DANH MC CC HèNH V TH Hỡnh 1.1 Cỏc cu trỳc ca tinh th ZnO 11 Hỡnh 1.2 a) Cu trỳc lc giỏc wurtzite ca ZnO 12 Hỡnh 1.3: Mụ hỡnh cu trỳc lp phng gi km .1 Hỡnh 1.4 Cu trỳc mng tinh th lp phng 14 Hỡnh 1.5 Vựng Brillouin i vi mng tinh th wurtzite 15 Hỡnh 1.6 Cu trỳc i xng vựng nng lng ca ZnO 15 Hỡnh 1.8 Ph XDR ca vt liu nano ZnO[27] .1 Hỡnh 1.9 nh cỏc hỡnh thỏi khỏc ca ZnO cú cu trỳc nano 19 Hỡnh 1.10 nh TEM ca cỏc cu trỳc nanowires, 20 Hỡnh 1.11 nh TEM ca cỏc nanowires dots [6] .21 Hỡnh 1.12 Ph hunh quang ca dõy nano 22 Hỡnh 1.13 Cỏc hm súng 5s, 5p v 4f ca ion Ce3+ 25 Hỡnh 1.14 S mc nng lng ca cỏc in t 4f b tỏch 27 tng tỏc vi trng tinh th ca mng nn 27 Hỡnh 1.15: S phỏt trin hunh quang nng pha thp (a) .33 v s dp tt hunh quang pha vi nng cao (b) 33 Hỡnh 1.16 S cỏc mc nng lng v cỏc dch chuyn quang ion Eu3+ Hỡnh 2.1 Cỏc sn phm thu c t phng phỏp solgel 39 Hỡnh 2.1 Mỏy quay ly tõm (trỏi) v Mỏy khuy t(phi) 41 Hỡnh 2.2 S ch to ht nano ZnO 42 Hỡnh 2.3 nh ht nano ZnO sau ch to 42 Hỡnh 2.4 nh ht nano ZnO:Eu3+ sau ch to 44 Hỡnh 2.6 S ch to ht nano ZnO: Eu3+phõn tỏn SiO2 .47 Hỡnh 2.7 S ch to mng nano ZnO: Eu3+phõn tỏn SiO2 49 Hỡnh 2.7 S nguyờn lý ca phộp phõn tớch nhiu x tia X Hỡnh 2.8 nh chp mỏy o SEM .53 Hỡnh 2.10 S h o hunh quang 54 Hỡnh 2.9 Nguyờn lý phỏt hunh quang Lun thc s Hỡnh 2.11 (a) (b) H o hunh quang thc nghim 54 Hỡnh 3.2 nh FESEM ca mu ht ZnO thy nhit 900Ctrong 10h 58 Hỡnh 3.3 nh FESEM ca mu ht ZnO thy nhit 900C 5h 58 Hỡnh 3.4 nh FESEM ca mu ht ZnO thy nhit 900C 3h 59 Hỡnh 3.5 nh FESEM ca mu ht ZnO thy nhit 900C 1h 59 Hỡnh 3.7 Ph XDR ca vt liu nano ZnO:Eu3+ 63 Hỡnh 3.8 Ph XDR ca mng nano ZnO:Eu3+:SiO2 65 Hỡnh 3.8 nh SEM ca vt liu nano ZnO:3%Eu3+ 66 Hỡnh 3.9 nh SEM ca vt liu nano ZnO:5%Eu3+ 67 Hỡnh3.10 nh SEM ca mng ZnO:1%Eu3+:SiO2 67 Hỡnh3.11 nh SEM ca mng ZnO:2%Eu3+:SiO2 68 Hỡnh3.12 nh SEM Mng ZnO:2E%u3+:SiO2 68 Hỡnh 3.13 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ 69 vi nng pha Eu3+ khỏc .69 Hỡnh 3.14 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ vi nng 70 pha Eu3+ khỏc x lý nhiờt 11000C 2h 70 Hỡnh 3.15 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ vi nng 71 pha Eu3+ khỏc x lý nhiờt 11000C 10h 71 Hỡnh 3.16 Quỏ trỡnh truyn nng lng t ZnO ti ion Eu3+ 72 Hỡnh 3.17 Ph hunh quang ca mu ht ZnO:Eu3+_SiO2 73 Hỡnh 3.18 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+_SiO2 .74 ó x lý 9000C 1h 74 Hỡnh 3.19.nh SEM ca mng ZnO:Eu3+:SiO2 Khi thay i t l Eu3+ 75 Lun thc s M U ZnO l vt liu bỏn dn ang c nghiờn cu rng rói nhng nm gn õy Vt liu bỏn dn ny thuc nhúm AII-BVI vựng cm thng (Khong 3.37eV ) nhit phũng, nng lng liờn kt exeiton ln (khong 60mev), chuyn mc in t thng cho hiu sut phỏt quang cao Vt liu ZnO cú c tớnh mi l v kh nng ng dng cao vic ch to cỏc linh kin dn in sut, phỏt x tia cc tớm (UV) cỏc linh kin nh it phỏt quang, phụtụ it lm vic vựng t ngoi gn nhit phũng Hin vt liu ZnO cú cu trỳc nano ang c trung nghiờn cu vi hi vng tng lai nú s cho phộp ch to mt th h mi cỏc linh kin cú nhiu tớnh cht u vit so vi cỏc mu dng S lng cỏc cụng b khoa hc v cụng ngh ch to v tớnh cht vt lý ca vt liu ny ngy cng cao c trờn cỏc cng nh cỏc hi nghi Quc t c bit, ZnO l mt mụi trng tt pha cỏc tõm phỏt hunh quang ion t him nh Eu3+, Tb3+ cú c vt liu phỏt quang vi cỏc bc súng phỏt x khỏc Tuy nhiờn tớnh cht quang ca cỏc cht pha vo mng nn ZnO v cỏc c ch truyn nng lng vt liu nano ZnO pha t him thỡ hin cha c nghiờn cu lm sỏng t ễxớt ca cỏc nguyờn t t him nh europium cú rt nhiu tớnh cht quan trng v ng dng lnh vc quang in, cỏc linh kin nh dn súng quang, lc quang, khuch i quang, xa hn na vt liu pha cỏc nguyờn t t him (vt liu phospho) thỡ c ng dng rng rói vic ch to cỏc mn hỡnh hin th v cỏc ốn hunh quang Eu3+ pha vo vt liu cú mt s nh phỏt x vựng ỏnh sỏng nhỡn thy vy rt thớch hp ng dng ch to cỏc linh kin in hunh quang vựng nhỡn thy Vic nghiờn cu vt liu ZnO: Eu3+ ó c nhiu phũng thớ nhim trờn th gii tin hnh nghiờn cu nhm tỡm cỏc iu kin ti u a vo ng dng Mt s kt qu nghiờn cu mi õy cho thy, vt liu ZnO pha Eu3+ phõn tỏn mt s mng nn nh silica s ci thin ỏng k kh nng phỏt x ca ion Lun thc s Eu3+.Vic nghiờn cu ch to v c ch truyn nng lng t mng nn sang ion Eu3+ l mt mi v cú tớnh thi s cao.Tuy nhiờn nc vic nghiờn cu ch to cỏc vt liu nano ZnO da trờn cỏc vt liu ny cũn l mi cn c tip tc nghiờn cu Trong lun ny chung tụi xut nghiờn cu ch to vt liu nano ZnO pha ion Eu3+ v nghiờn cu cỏc iu kin cụng ngh nh nhit , thi gian v nng ca cỏc cht pha nhm ch to c vt liu ZnO: Eu3+ cú cht lng tt nht Vỡ nhng u im ca vt liu cng nh cỏc lý k trờn nờn tụi chn ti: NGHIấN CU CU TRC V TNH CHT HUNH QUANG CA VT LIU NANễ ZnO : Eu3+ NG DNG TRONG VIC PHT NH SNG MU Mc tiờu ca tụi lun ny l ch to thnh cụng ht nanụ ZnO t 10-20nm Da trờn vt liu nn ZnO ch to c pha Eu3+ v tin hnh phõn tỏn SiO2 qua ú kho sỏt nghiờn cu a nhng nhn nh v cng phỏt quang ca ZnO:Eu3+ v ZnO:Eu3+ phõn tỏn SiO2 Lun ny c chia l chng: Chng1 Tng quan: Gii thiu v vt liu hunh quang, vt liu ZnO v cỏc nguyờn t t him, cỏc c ch chuyn dch v phỏt quang ca cỏc ion t him Chng Phng phỏp thc nghim: Trỡnh by v cụng ngh ch to ht nano ZnO, ZnO:Eu3+ v ZnO:Eu3+ phõn tỏn SiO2, ch to mng ZnO:Eu3+:SiO2, cỏc k thut thc nghim kho sỏt tớnh cht cu trỳc v tớnh cht quang ca vt liu Chng Kt qu v tho lun: Trỡnh by, phõn tớch v gii thớch nhng kt qu ó t c T ú a mt s kt lun v xut v trin vng phỏt trin ca vt liu Lun thc s 3.2.2 Kho sỏt cu trỳc ca mng ZnO:Eu3+: SiO2 Hỡnh 3.8 Ph XDR ca mng nano ZnO:Eu3+:SiO2 3.2.2 Kt qu o SEM quan sỏt hỡnh dng v kớch thc ca cỏc mu vt liu nano ZnO sau ó pha tp, chỳng tụi tin hnh chp nh SEM (Hỡnh 3.8 v 3.9) ca mu pha 3%, 5% at Eu3+ vi nhit thy nhit 900C vũng gi 65 Lun thc s Hỡnh 3.8 nh SEM ca vt liu nano ZnO:3%Eu3+ 66 Lun thc s Hỡnh 3.9 nh SEM ca vt liu nano ZnO:5%Eu3+ Kt qu cho thy sau pha tp, kớch thc, hỡnh dng ht cng tng t nh mu cha pha Ngoi quan sỏt k hỡnh 3.9 ta cũn thy cú rt nhiu ht cú kớch thc rt nh trờn b mt ht ZnO, õy cú th l mt minh chng cho thy cú th Eu3+ cha chui c vo mng nn ZnO m ch nm trờn b mt ca ht ZnO Hỡnh3.10 nh SEM ca mng ZnO:1%Eu3+:SiO2 67 Lun thc s Hỡnh3.11 nh SEM ca mng ZnO:2%Eu3+:SiO2 Hỡnh3.12 nh SEM Mng ZnO:2E%u3+:SiO2 3.2.3 Kt qu o ph hunh quang kho sỏt ph hunh quang ca cỏc mu, vic u tiờn chỳng tụi chn iu kin tt nht ó kho sỏt mc 3.1 tin hnh pha Eu3+ vi cỏc nng pha Eu3+ khỏc ú cỏc mu thy nhit 900C vũng gi c chn pha Hỡnh 3.10 trỡnh by ph hunh quang ca cỏc mu ht vi bc súng kớch thớch 325nm 68 Lun thc s 3+ 7000 5% Eu 3+ 3% Eu 3+ 1% Eu 6000 Cờng độ (đ.v.t.y) 5000 4000 3000 2000 1000 400 500 600 700 800 900 Bớc sóng (nm) Hỡnh 3.13 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ vi nng pha Eu3+ khỏc Quan sỏt ph chp c ta thy cỏc mu chp hunh quang hỡnh 3.10 u gn ging vi ph hunh quang ca cỏc mu ZnO cha pha tp, khụng th hin rừ cỏc nh phỏt x ca Eu3+, mc dự ph XDR v nh SEM cú th cho ta suy oỏn rng s quan sỏt c Cú th gii thớch iu ú bng cỏc nguyờn nhõn: Cỏc phỏt x sai hng ZnO rt mnh nờn vựng ph ny chng ln lờn nhau, khú quan sỏt Do pha cha thnh cụng hay nhit thy nhit quỏ thp nờn cú th Eu3+ cha chui c vo mng nn ZnO Cỏc phỏt x sai hng ZnO rt mnh khin vựng ph chng ln lờn nhau, cng vi phng phỏp thy nhit cú nhc im l sai hng ln nờn khc phc c nguyờn nhõn ny, chỳng tụi ó x lý mu nhit cao hn vi hi vng quan sỏt thy cỏc nh hunh quang c trng cho Eu3+ Trong iu kin cho phộp, chỳng tụi chn cỏc mu pha Eu3+ vi cỏc nng 1%, 3%, 5% x lý nhit 69 Lun thc s v ch nghiờn cu tớnh cht quang ca cỏc mu ny 3.2.4 Kt qu nghiờn cu ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ ó x lý nhit Hỡnh 3.14 v 3.15 trỡnh by ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ sau ó c x lý nhit 11000C vi thi gian lu nhit l 2h v 10h ZnO,5h,1 % Eu ZnO,5h,3 % Eu ZnO,5h,5 % Eu 45000 40000 610 Cờng độ (đ.v.t.y) 35000 30000 25000 20000 707 15000 10000 5000 -5000 300 400 500 600 700 800 Bớc sóng (nm) Hỡnh 3.14 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ vi nng pha Eu3+ khỏc x lý nhiờt 11000C 2h 70 900 Lun thc s 20000 ZnO,5h,1 % Eu ZnO,5h,3 % Eu ZnO,5h,5 % Eu 18000 610 Cờng độ (đ.v.t.y) 16000 14000 12000 10000 8000 707 6000 4000 2000 300 400 500 600 700 800 900 1000 Bớc sóng (nm) Hỡnh 3.15 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ vi nng pha Eu3+ khỏc x lý nhiờt 11000C 10h Nhỡn vo th hỡnh 3.11 v 3.12, ta nhn thy sau x lý nhit 11000C, ph hunh quang ca cỏc mu pha ó th hin rừ nh c trng ca Eu3+ l 610nm tng ng vi s chuyn mc 5D0 7F2 Theo tỏc gi [24], s phỏt x lõn cn 610 nm cho ỏnh sỏng mu l chuyn mc lng cc in 5D0 F2 gõy nh s thiu tớnh i xng o v trớ Eu3+, v quỏ trỡnh ny mnh hn nhiu quỏ trỡnh chuyn mc v trng thỏi 7F1 l chuyn mc lng cc t Quan sỏt k ph hunh quang, ta cũn nhn thy ngoi nh 610nm cũn cú nh 707nm phỏt x yu hn tng ng vi chuyn mc 5D0 7F4 Mu pha 5% Eu3+ cú cng phỏt quang cao nht Mt kt qu thỳ v khỏc l ti v trớ ng vi bc súng 534nm, cng phỏt x gim to thnh mt nh quay xung nh hp th ny trựng vi s chuyn mc F0 5D1 ca ion Eu3+, ú chỳng tụi cho rng cú s truyn nng 71 Lun thc s lng t cỏc nano ZnO sang cỏc ion Eu3+ thụng qua cỏc sai hng Quỏ trỡnh truyn nng lng cú th c miờu t trờn hỡnh 3.13 Conduction band of ZnO 5 Energy transfer D1 D0 610nm F1 F0 Valence band of ZnO Hỡnh 3.16 Quỏ trỡnh truyn nng lng t ZnO ti ion Eu3+ Ban u cỏc in t vựng húa tr ca ZnO nhn c kớch thớch v nhy lờn vựng dn sau ú mt phn c tỏi hp v vựng húa tr v phỏt cỏc photon cú nh 380nm Phn cũn li nhy xung cỏc mc cht thụng qua cỏc dao ng phonon v khụng phỏt x T cỏc mc cht, cỏc in t tỏi hp v vựng húa tr v phỏt cỏc photon cú bc súng t 450 ti 800nm Nhng mt s in t cỏc mc cú th phỏt x bc súng 534nm tỏi hp v vựng húa tr khụng phỏt x m truyn nng lng cho cỏc ion Eu3+ Cỏc in t ca ion Eu3+ c kớch thớch v nhy lờn mc 5D1 sau ú t 5D1 tỏi hp khụng bc x xung mc 5D0 v t 5D0 nhy v mc 7F1 v phỏt photon 610nm Nh vy x lý nhit cao khong 11000C, ta ó quan sỏt thy cỏc nh phỏt x ca Eu3+ Vic quan sỏt thy cỏc di phỏt x trờn l mt minh chng cho thy s cú mt ca Eu3+ mng nn ZnO v c bit l cú s truyn nng lng t mng nn ZnO sang nguyờn t t him (Eu3+) 72 Lun thc s 3.2.5 Kt qu nghiờn cu ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+ phõn tỏn trờn nn silica Theo cỏc kt qu v ph hunh quang ca mu ht ZnO:Eu3+ thỡ ta khụng quan sỏt rừ cỏc nh phỏt x ca Eu3+ v phỏt x vựng vựng ca ZnO 380nm, mt nhng nguyờn nhõn l cỏc phỏt x sai hng ZnO rt mnh nờn vựng ph ny chng ln lờn khc phc nhc im ny chỳng tụi ó tin hnh phõn tỏn cỏc mu ht ZnO:Eu3+ trờn nn silica (SiO2) vi mong mun hỡnh thnh liờn kt Si O Zn v nh vy s lm gim sai hng cỏc nỳt khuyt oxi gõy 3+ Z n O :3 % E u _ S iO 00 3+ Z n O :5 % E u _ S iO 3+ Z n O :7 % E u _ S iO Cờng độ (đ.v.t.c) 00 00 00 0 30 40 500 600 00 00 00 00 B c só n g (n m ) Hỡnh 3.17 Ph hunh quang ca mu ht ZnO:Eu3+_SiO2 T hỡnh 3.14 ta thy rng sau c phõn tỏn trờn mng nn SiO2 thỡ ó quan sỏt c nh phỏt x ti 380nm rừ hn v cng phỏt x ca cỏc sai hng cng gim ỏng k Tuy nhiờn cỏc nh c trng ca Eu3+ cha th hin rừ vỡ vy chỳng tụi ó tin hnh x lý nhit 9000C vi thi gian gia nhit l 1h Vic ny c lm tng t cho c mu v chỳng tụi nhn c th nh trờn hỡnh 3.15 73 Lun thc s 50000 3+ ZnO:5Eu _SiO 45000 3+ ZnO:7Eu _SiO 40000 3+ ZnO:3Eu _SiO Cờng độ (đ.v.t.y) 35000 30000 25000 610 20000 15000 707 10000 5000 -5000 300 400 500 600 700 800 900 1000 Bớc sóng (nm) Hỡnh 3.18 Ph hunh quang ca cỏc mu ht ZnO:Eu3+_SiO2 ó x lý 9000C 1h Quan sỏt th hỡnh 3.15 ta nhn thy sau x lý nhit 11000C, ph hunh quang ca cỏc mu ó th hin rừ nh c trng ca Eu3+ l 610nm tng ng vi s chuyn mc 5D0 7F2 v 707nm tng ng vi s dch chuyn 5D0 F4, mu pha 5% Eu3+ cú cng phỏt quang cao nht V ng thi ta cng quan sỏt c phỏt x vựng-vựng ca ZnO 380nm khỏ rừ 3.2.5 Kt qu chp hunh quang ca mng ZnO :SiO2 74 Lun thc s Hỡnh 3.19.nh SEM ca mng ZnO:Eu3+:SiO2 Khi thay i t l Eu3+ Vi cỏc kt qu thu c chỳng tụi nhn thy rng cỏc mu ZnO:Eu3+ phõn tỏn SiO2 thỡ cho kt qu tt hn so vi cỏc mu khụng phõn tỏn, ó thy rừ s chuyn nng lng mnh t mng nn ZnO ti ion Eu3+ cỏc ht nano ZnO:Eu3+ phõn tỏn SiO2 v nhng kt qu ny hn s m mt s ng dng hu ớch ca vt liu ZnO:Eu3+:SiO2 lnh vc quang hc nh l lm linh kin dn súng phng KT LUN 75 Lun thc s Trong thi gian lm ỏn tt nghip v nghiờn cu ch to nano ZnO pha Eu3+, chỳng tụi thu c mt s kt qu nh sau: Ch to thnh cụng vt liu nano ZnO; ZnO:Eu3+ v ZnO:Eu3+ phõn tỏn SiO2 bng phng phỏp thy nhit ó xỏc nh c iu kin cụng ngh ch to cỏc loi vt liu ny v cú th iu chnh kớch thc ht thụng qua vic thay i thi gian thy nhiờt, nhit thy phõn v x lý nhit ó nghiờn cu cu trỳc v hỡnh thỏi hc ca cỏc loi vt liu trờn bng gin nhiu x tia X v nh hin vi in t quột, qua ú xỏc nh c mt cỏch gn ỳng kớch thc ht trung bỡnh ca ZnO khong t 28 ti 50nm thi gian thy nhit thay i t gi n 10 gi ó quan sỏt thy ph hunh quang ca tt c cỏc mu ht ZnO vựng: vựng cú nh 380nm v vựng cú nh 620nm sau ó x lý nhit; Xỏc nh c vựng cú nh 380nm l chuyn mc vựng vựng ca ZnO v vựng cú nh 620nm l cỏc sai hng v nỳt khuyt ụxy mng nn ZnO Quan sỏt thy cỏc nh c trng ca Eu3+ cỏc ht nano ZnO:Eu3+ v ZnO:Eu3+ phõn tỏn trờn nn silica sau x lý nhit 9000C v 11000C ó xỏc nh c ng vi nng pha l 5% Eu3+ thỡ cho hiu sut phỏt quang cao nht Trờn c s nghiờn cu nhng kt qu ó t c, chỳng tụi tip tc nghiờn cu theo hng: Tip tc pha Eu3+ vo mng nn ZnO theo hng khỏc nghiờn cu Tin hnh thờm mt s phộp o nh kớch thớch hunh quang cú nhng thụng tin sõu sc hn úng gúp cho vic gii thớch hot ng ca Eu3+ pha vo mng nn ZnO Tip tc kho sỏt vt liu ZnO:Eu3+ phõn tỏn trờn nn SiO2 vi cỏc t l ZnO:SiO2 khỏc thu c nhng kt qu hu ớch hn 76 Lun thc s TI LIU THAM KHO TING VIT [1] Trn Th Duyờn(2008), Ch to v nghiờn cu tớnh cht quang ca nano ZnA2O4:Eu3+, Lun thc s khoa hc Vt Lý, i Hc S Phm H Ni [2] Nguyn Th Hin(2005), Nghiờn cu tớnh cht ca vt liu ZnO pha nguyờn t t him ch to bng phng phỏp Sol-gel, Lun thc s khoa hc Vt Lý, i Hc Khoa Hc T Nhiờn-i Hc Quc Gia H Ni [3] Ngụ Xuõn i, Phm Nguyờn Hi, Nguyn Th Hin, Nguyn Th Thc Hin(2005), Kho sỏt tớnh cht quang ca cỏc mng Zn:Eu a lp, Bỏo cỏo hi ngh vt lý ton quc ln th IV-2005 [4] Nguyn Th Lõm(2008), Ch to v nghiờn cu vt liu hunh quang ZnO pha Tb, Lun thc s khoa hc Vt Lý, i Hc S Phm H Ni [5] Nguyn Huy Phng(2006), Nghiờn cu ch to v kho sỏt mt s tớnh cht ca mng mng trờn c s ZnO v kh nng ng dng ca chỳng, Lun ỏn tin s Vt Lý, i Hc Khoa Hc T Nhiờn-i Hc Quc Gia H Ni [6] V Th Tr(2009), Nghiờn cu ch to v tớnh cht hunh quang ca vt liu nano SnO2:Eu3+, Lun thc s khoa hc Vt Liu,Vin o To Quc T V Khoa Hc Vt Liu-i Hc Bỏch Khoa H Ni [7] Vừ Th Trang(2006), Nghiờn cu ch to cỏc cu trỳc nano ZnO bng phng phỏp bc bay nhit, Lun thc s khoa hc Vt Liu,Vin o To Quc T V Khoa Hc Vt Liu-i Hc Bỏch Khoa H Ni [8] Mai Vn Tun(2009), Ch to vt liu nanocomposite ZnO/PMMA bng phng phỏp húa siờu õm, Lun thc s khoa hc Vt Lý, i Hc S Phm H Ni [9] Nguyn Trớ Tun, Nguyn c Trung Kiờn, Nguyn Trớ Ti, Nguyn Huyn Tựng, Nguyn th Thanh Ngõn, Phm Hng Dng, Phm Thnh Huy(2009), nghiờn cu tớnh cht quang ca nano tinh th Zns pha Eu3+ tng hp bng phng phỏp ng kt ta v thy nhit, hi ngh Vt lý cht rn v khoa hc vt liu ton quc ln th 6, Nng 78 Lun thc s [10] Nguyn Vit Tuyờn(2006), Ch to v kho sỏt a nano dng lừi v ca Zn/ZnO bng phng phỏp bc bay nhit, Khúa lun tt nghip, i Hc S Phm H Ni TING ANH [11] B S Barros , P S Melo , R H G A Kiminami, A C F M Costa (2006), Photophysical properties of Eu3+ and Tb3+-doped ZnAl2O4 phosphors obtained by combustion reaction, J Mater Sci 41,pp 4744-4748 [12] Chih-Cheng Lin, Yuan-Yao Li(2009), Synthesis of ZnO nanowires by thermal decomposition of zinc acetate dehydrate, Materials Chemistry and Physics 113, pp 334337 [13] Chunlei Wang, Qiuyu Li, Baodong Mao, Enbo Wang, Chungui Tian(2007), A different chemical route to synthesize ZnO nanoparticles, Materials Letters 62, pp 13391341 [14] Yang J, Quan Z, Kong D, Liu X, Lin J, Y2O3:Eu3+ Microspheres: solothermal synthesis and luminescence properties, Crystal Growth and Design, 2007, 7(4): 730 [15] Jian-He Honga,, Chang-Jie Cong, Zhi-Guo Zhang, Ke-Li Zhanga (2007), A new photoluminescence emission peak of ZnOSiO2 nanocomposites and its energy transfer to Eu3+ ions, Journal of Physics and Chemistry of Solids 68, pp 13591363 [16] Jinxu(2004), Luminescence of ZnO, A thesis submitted in prtial fulfilment of the requirements for the deg ree of master of Science at Virginia Commonwealth University [17] K Vanhensden et.at, J Appl.Phys, Vol79, No.18, 1998, p4389-4391 [18] Meng, X.Q., Zhao, D.X., Zhang, J.Y., Shen, D.Z., Lu, Y.M., Liu, Y.C, Fan, X.W(2005), Growth temperature controlled shape variety of ZnO nanowires, Chemical Physics Letters 407, pp.91-94 [19] M Joseph, H Seaki, K Ueda, T Kawai(2001), Physica B 302-303, 140 79 Lun thc s [20] Paritosh Mohanty a, Bongsoo Kima, Jeunghee Park(2007), Synthesis of single crystalline europium-doped ZnO nanowires, Materials Science and Engineering B 138, pp 224227 [21] P V Tuan, P T Trang, L H Hoang, T N Khiem, P T Huy(2009), synthesis, structural and photoluminescence properties of Zno nanostructures, (SPMS-2009) a Nang 8-10/11/2009 [22] P.G Li, W.H Tang, X.Wang(2009), Synthesis of ZnO nanowire arrays and their photoluminescence property, Journal of Alloys and Compounds [23] S.Bachir, K Azama, J.Kossanyi, P Valat, J.C Ronford-Harot, J.Lumines.75(1997)35-49 [24] Shigeo Shionoya(1995), Phophors Handbook [25] V.Hayashi, H.Narahara, T Ushida , T.Noguchi and S.Ibuki(1995), Api, Jpn Appl Phys.34, 1878 [26] T Isizaka and Y.Kurokawa, (2001), Preparation coditions and optical properties of rare earth ion (Eu3+ and Eu3+) doped alumina film by the aqueos solgel method, Journal of Applied Physics [27] Trinh Thi Hang, Trinh Xuan Anh, Pham Thanh Huy, Bựi Vn Ho (2008), controlled synthesis and luminescence of Eu doped Zno nanowires or nanorods via hydrothermal method, APCTPASEAN Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology, Nha Trang, Vietnam September 15 21, 2008 80 ... BCH KHOA H NI Phan Bớch Ngc Nghiên cứu cấu trúc tính chất huỳnh quang vật liệu nanô zno : er3+ ứng dụng việc phát ánh sáng mầu đỏ LUN VN THC S KHOA HC CHUYấN NGHNH: KHOA HC... nanowire dng rng ca c: di nano (nanobelt); d: vũng nano (nanoring) e: cõy nano (nanotree); f:thanh nano (nanorods) 19 Lun thc s S hỡnh thnh cỏc vnh nano hay di nano (nanobelt) c Berton, Cabera... thỡ cú th cú cỏc nh ph rng hp khỏc 1.1.2 Vt liu hunh quang cú cu trỳc nano Vt liu cú cu trỳc nano núi chung, vt liu nano phỏt quang núi riờng (nanophosphor) ang l c gii khoa hc trờn th gii quan