NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA CÁC ION Eu 3+ TRONG THỦY TINH TELLURITE

Hiện nay có khoảng 17 nguyên tố ion đất hiếm đƣợc tìm thấy, mỗi ion có những tính chất đặt trƣng của riêng mình. Trong số đó ion Eu 3+ 6 có cấu hình 4f nên các chuyển dời ff của nó cung cấp rất nhiều thông tin hữu ích về cấu trúc xung quanh ion đó vì thế Eu 3+ luôn đƣợc sử dụng nhƣ một đầu dò hiệu quả để đánh giá các môi trƣờng cục bộ xung quanh ion RE. Hơn thế nữa, Eu 3+ còn trội lên với các đặc điểm: bức xạ phát ra hầu nhƣ nằm trong vùng nhìn thấy, độ đơn sắc cao, có thời gian sống ở trạng thái kích thích kéo dài...Đây là vật liệu đất hiếm quan trọng bậc

��a vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc xác suất dịch chuyển đa phonon vào số phonon để xác định xác suất AMP Trƣớc hết phải dựa vào kết phép đo phổ Raman thủy tinh Tellurite Lê Thị Mỹ Hạnh Trang 38 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Từ hình 2.7b (giản đồ mức lƣợng) ta thấy ion Eu3+ khoảng cách từ mức kích thích 5D0 đến mức lƣợng thấp liền kề 7F6 khoảng 12300 cm-1, lƣợng phonon cực đại thủy tinh Tellurite 1328cm-1 (hình 2.9) Tức khe lƣợng tƣơng đƣơng với khoảng lần lƣợng phonon hay số phonon cực đại p Theo tài liệu [13], phụ thuộc AMP vào số phonon p đƣợc biểu diễn nhƣ đồ thị dƣới đây: Ứng với số phonon xác định đƣợc khoảng phonon xác suất phục hồi đa phonon nhỏ (AMP 0) ta bỏ qua đại lƣợng Vì vậy, xác suất dịch chuyển không xạ xác suất truyền lƣợng Xác suất truyền lƣợng thông qua phục hồi ngang là: ATR   exp  (2.8)  cal Từ xác định đƣợc xác suất truyền lƣợng (ATR) đƣợc tính bảng 2.6: Bảng 2.6 Xác suất truyền lƣợng mẫu Mẫu T01 T1 T2 T5 ATR (s-1) 3,292 49,526 85,565 220,574 - Quá trình truyền lƣợng ion Eu3+ ảnh hƣởng đến hình dạng đƣờng cong suy giảm cƣờng độ phát quang theo thời gian Tại nồng độ thấp (pha tạp dƣới 1,0 mol%) khoảng cách ion tạp lớn nên Lê Thị Mỹ Hạnh Trang 39 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s Trần Thị Hồng tƣơng tác chúng nhỏ, trình truyền lƣợng không đáng kể đƣờng cong phát quang suy giảm theo thời gian có dạng đƣờng exponential đơn - Tuy nhiên, nồng độ pha tạp lớn (hơn 1,0 mol%) tƣơng tác ion tăng lên, dẫn đến lƣợng đƣợc truyền từ ion bị kích thích (donor) sang ion trạng thái (acceptor), dẫn đến đƣờng cong suy giảm cƣờng độ phát quang theo thời gian không tuân theo đƣờng exponential đơn mà tuân theo phƣơng trình : 3/ S  t t   I (t )  I (0) exp   Q         Q thông số truyền lƣợng τ0 thời gian sống riêng truyền lƣợng (cụ thể thời gian sống mẫu T01) Các đƣờng cong phát quang suy giảm theo thời gian mẫu pha tạp 5,0 mol% Eu3+ đƣợc làm khớp tốt với giá trị S = (Hình 2.8) Điều chế tƣơng tác trình truyền lƣợng thông qua phục hồi ngang tƣơng tác d-d (tƣơng tác lƣỡng cực- lƣỡng cực) Kết khảo sát phù hợp với nghiên cứu chế tƣơng tác ion Eu3+ số công bố trƣớc [7], [14] Lê Thị Mỹ Hạnh Trang 40 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s Trần Thị Hồng KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu đề tài, đến số kết luận ban đầu sau đây:  Chế tạo thành công mẫu thủy tinh Tellurite pha tạp Eu3+ phƣơng pháp nóng chảy khảo sát cấu trúc phân tích phổ phát quang nhƣ phổ kích thích mẫu thuỷ tinh chế tạo  Sử dụng lý thuyết Judd – Ofelt để tính đƣợc số thông số đặc trƣng mẫu từ phổ phát quang Từ xác định đƣợc thông số Ωλ , xác suất chuyển dời, thời gian sống trạng thái kích thích, tỷ số phân nhánh…  Xác định đƣợc xác suất truyền lƣợng ion Eu3+, cụ thể nồng độ Eu3+ tăng lên thời gian sống mức kích thích 5Do giảm xác suất truyền lƣợng tâm quang học chất tăng  Xác định đƣợc chế tƣơng tác truyền lƣợng lƣỡng cực – lƣỡng cực (d – d) KIẾN NGHỊ * Các kết nghiên cứu vật lý vật liệu sở cho việc sử dụng cải tiến nâng cao chất lƣợng vật liệu, áp dụng lĩnh vực phát triển linh kiện quang học dựa vật liệu pha tạp đất Vì vật liệu cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu theo hƣớng nhƣ: thay đổi nguyên tố đất hiếm, thay đổi nhiệt độ ủ khác để tìm vật liệu glass-ceramic, hay thay đổi phần tử biến tính (modifier) thủy tinh * Sự kết hợp lý thuyết Judd – Ofelt mô hình Inokuti – Hirayama lựa chọn hữu hiệu để tính toán thông số trình phát quang khảo sát trình truyền lƣợng ion đất Sự kết hợp hai lý thuyết đƣa tranh hoàn chỉnh phổ quang học ion đất hóa trị cần tiếp tục đƣợc phát huy nghiên cứu sau Lê Thị Mỹ Hạnh Trang 41 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s Trần Thị Hồng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] Lê Văn Thanh Sơn (2009), Thí nghiệm quang phổ Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng [2] Lê Văn Thanh Sơn (2013), Vật lý phát quang Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng [3] Phan văn Thích (1973), Hiện tƣợng huỳnh quang kĩ thuật phân tích huỳnh quang (Giáo trình chuyên đề) Đại học tổng hợp Hà Nội [4] Vũ Xuân Quang, cường độ chuyển dời f-f ion đất lý thuyết Judd – Ofelt, 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 [5] Vũ Xuân Quang (2001), Quang phổ tâm điện tử vật rắn, Viện khoa học vật liệu, Viện Khoa học công nghệ Việt Nam Tiếng anh: [6] A.Mohan Babu, B.C.Jamalaiah, T.Suhasini, T.Srinivasa Rao, L.Rama Moorthy, Solid State Sci.13 (2011) 574-578 [7] Akshaya Kumar, D.K.Rai, S.B.Rai, Optical studies of Eu3+ ions doped in Tellurite glass, Spectrochimica Acta Part A 58 (2002) 2115 – 2125 [8] D Parisi, A Toncelli, M Tonelli, E Cavalli, E Bovero, A Belletti, Optical spectroscopy of BaY2F8:Dy3+, J Phys.: Condens Matter 17 (2005) 2783–2790 [9] G Blasses, B.C Grabmair, Luminescence materials, Stringer_Verlag, Berlin Heidelberg, 1994 [10] Gao Tang, Jiqian Zhu, Yumei Zhu, Chaoyin Bai, J.Alloys Compd.453 (2008) 487-492 [11] Holand W, Beall.G, Glass cersmic technology, The American ceramic society, 2002 Lê Thị Mỹ Hạnh Trang 42 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s Trần Thị Hồng [12] Judd B R (1962), Optical absorption intensities of Rare-Earth ion, Phys Rev Vol 127, No 3, pp 750-761 [13] J García Solé, L.E.Bausá and D Jaque, An introduction to the optical spectroscopy of Imorganic solids, (2005) [14] K Maheshvaran, K Marimuthu, Concentration dependent Eu3+ doped boroTellurite glasses – struc tural and optical investigations Journal of Luminescence 132 (2012) 2259 – 2267 [15] K.Marimuthu, R.T.Karunakaran, S Surendra Babu, G.Muralidharan, S.Arumugam, C.K.Jayasankar, J.Solid State Sci.11 (2009) 1297-1302 [16] Michael D Lumb, Luminescence Spectrorcopy, Academic Press INC.(Londen), 1978 [17] M.Inokuti, F.Hirayama, Influece of Energy transfer by the exchange mechanison on donor luminescence, Jour Chem phys, 43(1965) 1979-1989 [18] Ofelt G.S., (1963), Intensities of crystal spectra of Rare – Earth ion, J Chem Phys Vol 37, No 2, pp 511 – 522 [19] P Solarz, W.R Romanowski, Luminescence and energy transfer processes of Sm3+ in K5Li2LaF10:Sm3+-K5Li2SmF10 single crystals, Phys Rev B 72, 075105 (2005) [20] P.Abdul Azeem, M.Kalidasan, K.Rama Gopal, R.R.Reddy, J.Alloys Compd.474 (2009) 536-540 [21] R.Balakrishnaiah, R.Vijaya, P.Babu, C.K.Jayashankar, M.L.P.Reddy, J.NonCryst.Solids 353 (2007) 1397-1401 [22] S.Methfessel Rurh University Bochum (1984), Structure and Magnetism in Metal glasses [23] S surendra Babu, P badu, CK Jayasarkar, W sievers, Th Troster, G Womtann, Optical absortion and photoluminescence studies of Eu3+ - doped Lê Thị Mỹ Hạnh Trang 43 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s Trần Thị Hồng phosphate and fluorophosphate glasses, joural of luminescence 126 (2007) 109120 [24] T Sasikala, L.R Moorthy, A.M Babu, Optical and luminescent properties of Sm3+doped Tellurite glasses, Spect Acta Part A 104 (2013) 445–450 [25] W.A Pisarski, J Pisarska, R Lisiecki, G D Dzik, W.R Romanowski, Luminescence quenching of Dy3+ions in lead bismuthate glasses, Chem Phys Lett 531 (2012) 114–118 [26] Walrand Ch G and Binnemans K.(1998), Spectral Intensities of f-f transitions, Handbook of Physics and Chemistry of Rare Earth, vol 25, chapter 167, pp 101 pp 101-263 [27] Y.Tian, B.Chen, R.Hua, J.Sun, L.Cheng, H.Zhong, X.Li, J.Zhang, Y.Zheng, T.Yu, L.Huang and H.Yu, Optical transition, electron-phonon coupling and fluorescent quenching of La(MoO4)3:Eu3+, JAP 109,053511 (2011) Lê Thị Mỹ Hạnh Trang 44 ... Th.s Trần Thị Hồng KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu đề tài, đến số kết luận ban đầu sau đây:  Chế tạo thành công mẫu thủy tinh Tellurite pha tạp Eu3 + phƣơng pháp nóng chảy khảo sát cấu trúc... đƣợc xác suất truyền lƣợng ion Eu3 +, cụ thể nồng độ Eu3 + tăng lên thời gian sống mức kích thích 5Do giảm xác suất truyền lƣợng tâm quang học chất tăng  Xác định đƣợc chế tƣơng tác truyền lƣợng... (Hình 2.8) Điều chế tƣơng tác trình truyền lƣợng thông qua phục hồi ngang tƣơng tác d-d (tƣơng tác lƣỡng cực- lƣỡng cực) Kết khảo sát phù hợp với nghiên cứu chế tƣơng tác ion Eu3 + số công bố trƣớc